Loss of skeletal muscle is an important determinant of survival in patients with cancer-induced weight loss. The effect of the leucine metabolite beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (HMB) on the reduction of body weight loss and protein degradation in the MAC16 model of cancer-induced weight loss has been compared with that of eicosapentaenoic acid (EPA), a recognized inhibitor of protein degradation. HMB was found to attenuate the development of weight loss at a dose greater than 0.125 g/kg accompanied by a small reduction in tumor growth rate. When EPA was used at a suboptimal dose level (0.6 g/kg) the combination with HMB seemed to enhance the anticachectic effect. Both treatments caused an increase in the wet weight of soleus muscle and a reduction in protein degradation, although there did not seem to be a synergistic effect of the combination. Proteasome activity, determined by the "chymotrypsin-like" enzyme activity, was attenuated by both HMB and EPA. Protein expression of the 20S alpha or beta subunits was reduced by at least 50%, as were the ATPase subunits MSS1 and p42 of the 19S proteasome regulatory subunit. This was accompanied by a reduction in the expression of E2(14k) ubiquitin-conjugating enzyme. The combination of EPA and HMB was at least as effective or more effective than either treatment alone. Attenuation of proteasome expression was reflected as a reduction in protein degradation in gastrocnemius muscle of cachectic mice treated with HMB. In addition, HMB produced a significant stimulation of protein synthesis in skeletal muscle. These results suggest that HMB preserves lean body mass and attenuates protein degradation through down-regulation of the increased expression of key regulatory components of the ubiquitin-proteasome proteolytic pathway, together with stimulation of protein synthesis.

Nucleolar ribosomal DNA (rDNA) repeats control ribosome manufacturing. rDNA harbors a ribosomal RNA (rRNA) gene and an intergenic spacer (IGS). RNA polymerase (Pol) I transcribes rRNA genes yielding the rRNA components of ribosomes. Pol II at the IGS induces rRNA production by preventing Pol I from excessively synthesizing IGS non-coding RNAs (ncRNAs) that can disrupt nucleoli. At the IGS, Pol II regulatory processes and whether Pol I function can be beneficial remain unknown. Here, we identify IGS Pol II regulators, uncovering nucleolar optimization via IGS Pol I. Compartment-enriched proximity-dependent biotin identification (compBioID) showed enrichment of the TATA-less promoter-binding TBPL1 and transcription regulator PAF1 with IGS Pol II. TBPL1 localizes to TCT motifs, driving Pol II and Pol I and maintaining its baseline ncRNA levels. PAF1 promotes Pol II elongation, preventing unscheduled R-loops that hyper-restrain IGS Pol I and its ncRNAs. PAF1 or TBPL1 deficiency disrupts nucleolar organization and rRNA biogenesis. In PAF1-deficient cells, repressing unscheduled IGS R-loops rescues nucleolar organization and rRNA production. Depleting IGS Pol I-dependent ncRNAs is sufficient to compromise nucleoli. We present the interactome of nucleolar Pol II and show its control by TBPL1 and PAF1 ensures IGS Pol I ncRNAs maintaining nucleolar structure and operation.

SMN functions via recognition of arginine symmetric-dimethylated proteins by its Tudor domain, and scarcity of SMN leads to Spinal Muscular Atrophy (SMA). Here we report a potent and selective antagonist targeting the Tudor domain of SMN. This compound could inhibit the interaction between SMN and R1810me2s-POLR2A mimicking the SMN depletion results, thus this SMN antagonist could be used as an efficient tool to better understand SMN's biological functions and molecular etiology in SMA.

The nuclear envelope can form complex structures in physiological and pathological contexts. Current approaches to quantify nuclear envelope structures can be time-consuming or inaccurate. Here, we present a protocol to measure nuclear envelope tubules induced by DNA double-strand breaks using a mid-throughput approach. We describe steps for the induction of these nuclear envelope structures and 3D image analysis using machine-learning-based image segmentation. This protocol can be applied to analyze various nuclear envelope structures in contexts beyond DNA repair. For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Shokrollahi et al.

Summary The nuclear envelope is a membrane separating nuclear from cytoplasmic processes. Existing models suggest that damaged DNA moves to the envelope at the edge of the nucleus for repair. Yet, most damaged human DNA does not reposition to the nuclear periphery during repair. Here we show that human cells relocate the nuclear envelope to non-peripheral damaged DNA, providing solid support promoting the reconnection of DNA break ends. Upon DNA double-strand break (DSB) induction, cytoplasmic microtubules poke the nuclear envelope inwards, inducing an extensive network of DSB-capturing nuclear envelope tubules (dsbNETs). The formation of dsbNETs, which encompass the nuclear lamina and the inner and outer nuclear membranes, depends on DNA damage response kinases, dynamic microtubules, the linker of the nucleoskeleton and cytoskeleton (LINC) proteins SUN1 and SUN2, nuclear pore protein NUP153, and kinesin KIF5B. Repressing dsbNETs compromises the reassociation of DSB ends. The timely reversal of dsbNETs by the kinesin KIFC3 also promotes repair. DSB ends reconnection is restored in dsbNETs-deficient cells by enlarging the 53BP1 DNA repair center. The lamina-binding domain of SUN1 mediates its entry into the tubules and DSB capture by the envelope. Fusing truncated SUN1 to the NHEJ repair protein KU70 fails to localize SUN1 to the tubules but rescues DSB targeting only to the boundary envelope. Although dsbNETs typically promote accurate DSB repair and cell survival, they are co-opted by the PARP inhibitor olaparib to induce aberrant chromosomes restraining BRCA1-deficient breast cancer cells. We uncover dsbNETs, which bring the nuclear envelope to DSBs for repair and potentiate the efficacy of anti-cancer agents. Our findings revise theories of the structure-function relationship of the nuclear envelope and identify dsbNETs as a critical factor in DNA repair and nuclear organization, with implications for health and disease.

Cellular processes are influenced by liquid phase separation, but its role in DNA repair is unclear. Here, we show that in Saccharomyces cerevisiae, Rad52 DNA repair proteins at different DNA damage sites assemble liquid droplets that fuse into a repair centre droplet. This larger droplet concentrates tubulin and projects short aster-like microtubule filaments, which tether the droplet to longer microtubule filaments mediating the mobilization of damaged DNA to the nuclear periphery for repair.

Abstract R-loops exert varied beneficial or detrimental effects. To assess the function of an R-loop at a specific genetic locus, we had developed an inducible RNaseH1-EGFP-dCas9 (RED) protein chimaera as part of a locus-associated R-loop-modulating system (LasR). LasR is compatible with R-loop modulation in trans , which targets RED to one locus to repress R-loops at another spatially proximal site. Here we use the LasR system for R-loop modulation in cis , which consists of targeting RED directly to an R-loop. The combination of LasR in cis and trans will be essential to ascribe functions to specific R-loops within varied molecular contexts and study designs.