Overexpression of histone deacetylases (HDACs) in cancer commonly causes resistance to genotoxic-based therapies. Here, we report on the novel mechanism whereby overexpressed class I HDACs increase the resistance of glioblastoma cells to the SN1 methylating agent temozolomide (TMZ). The chemotherapeutic TMZ triggers the activation of the DNA damage response (DDR) in resistant glioma cells, leading to DNA lesion bypass and cellular survival. Mass spectrometry analysis revealed that the catalytic activity of class I HDACs stimulates the expression of the E3 ubiquitin ligase RAD18. Furthermore, the data showed that RAD18 is part of the O6-methylguanine-induced DDR as TMZ induces the formation of RAD18 foci at sites of DNA damage. Downregulation of RAD18 by HDAC inhibition prevented glioma cells from activating the DDR upon TMZ exposure. Lastly, RAD18 or O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) overexpression abolished the sensitization effect of HDAC inhibition on TMZ-exposed glioma cells. Our study describes a mechanism whereby class I HDAC overexpression in glioma cells causes resistance to TMZ treatment. HDACs accomplish this by promoting the bypass of O6-methylguanine DNA lesions via enhancing RAD18 expression. It also provides a treatment option with HDAC inhibition to undermine this mechanism.

Abstract Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi form mutualistic relationships with most land plant species and have long been considered as ancient asexuals. Long-term clonal evolution would be remarkable for a eukaryotic lineage and suggests the importance of alternative mechanisms to promote genetic variability facilitating adaptation. Here, we assessed the potential of transposable elements (TEs) for generating genomic diversity. The dynamic expression of TEs during Rhizophagus irregularis spore development suggests ongoing TE activity. We find Mutator-like elements located near genes belonging to highly expanded gene families. Characterising the epigenomic status of R. irregularis provides evidence of DNA methylation and small RNA production occurring at TE loci. Our results support a potential role for TEs in shaping the genome, and roles for DNA methylation and small RNA-mediated silencing in regulating TEs. A well-controlled balance between TE activity and repression may therefore contribute to genome evolution in AM fungi.

Abstract Transposable elements are genomic parasites that expand within and spread between genomes 1 . Piwi proteins control transposon activity, notably in the germline 2,3 . These proteins recognize their targets through small RNA co-factors named piRNAs, making piRNA biogenesis a key specificity-determining step in this crucial genome immunity system. While the processing of piRNA precursors is an essential step in this process, many molecular details of this process remain unknown. We identify a novel endoribonuclease, PUCH, that initiates piRNA processing in the nematode Caenorhabditis elegans . Genetic and biochemical studies show that PUCH, a trimer of Schlafen-like-domain proteins (SLFL proteins), executes 5’-end piRNA precursor cleavage. PUCH-mediated processing strictly requires an m7G-Cap and a uracil at position three. We also demonstrate how PUCH interacts with PETISCO, a complex that binds piRNA precursors 4 , and that this interaction enhances piRNA production in vivo . The identification of PUCH completes the repertoire of C. elegans piRNA biogenesis factors and uncovers a novel type of RNA endonuclease formed by three SLFL proteins. Mammalian Schlafen (Slfn) genes have been associated with immunity responses 5 , exposing a thus far unknown molecular link between immune responses in mammals and deeply conserved RNA-based mechanisms that control transposable elements.

Precise double-strand break (DSB) repair is a paramount for genome stability. Homologous recombination (HR) repairs DSBs when cyclin-dependent kinase (CDK) activity is high, which correlates with the availability of the sister chromatid as a template. However, anaphase and telophase are paradoxical scenarios since high CDK favors HR despite sister chromatids being no longer aligned. To identify factors specifically involved in DSB repair in late mitosis, we have undertaken comparative proteomics in Saccharomyces cerevisiae and found that meiotic sister chromatid 1 (Msc1), a poorly characterized nuclear envelope protein, is significantly enriched upon both random and guided DSBs. We further show that Δmsc1 is more sensitive to DSBs in late mitosis, and has a delayed repair of DBSs, as indicated by increased Rad53 hyperphosphorylation, a higher presence of RPA foci, fewer Rad52 repair factories, and slower HR completion. We propose that Msc1 favors the later stages of HR and the timely completion of DSB repair before cytokinesis.

Parasites with complex lifecycles often manipulate the phenotype of their intermediate hosts to increase the probability of transmission to their definitive hosts. Infection with Anomotaenia brevis , a cestode that uses Temnothorax nylanderi ants as intermediate hosts, leads to a multiple-fold extension of host lifespan and to changes in behaviour, morphology, and colouration. The mechanisms behind these changes are unknown, as is whether the increased longevity is achieved through parasite manipulation. Here we demonstrate that the parasite releases proteins into its host with functions that might explain the observed changes. These parasitic proteins make up a substantial portion of the proteome of the hosts’ haemolymph, and thioredoxin peroxidase and superoxide dismutase, two antioxidants, exhibited the highest abundances among them. The largest part of the secreted proteins could not be annotated, indicating they are either novel or severely altered during recent coevolution to function in host manipulation. We also detected shifts in the hosts’ proteome with infection, in particular an overabundance of vitellogenin-like-A in infected ants, a protein that regulates division of labour in Temnothorax ants, which could explain the observed behavioural changes. Our results thus point at two different strategies likely employed by this parasite to manipulate its host – by secretion of proteins with immediate influence on the host’s phenotype and by altering the host’s translational activity. Our findings reveal the intricate molecular interplay required to influence the phenotype of a host and shed light on potential signalling pathways and genes involved in parasite-host communication.

Abstract Proper mitochondrial genome inheritance is key for eukaryotic cell survival, however little is known about the molecular mechanism controlling this process. Trypanosoma brucei , a protozoan parasite, contains a singular mitochondrial genome aka kinetoplast DNA (kDNA). kDNA segregation requires anchoring of the genome to the basal body via the tripartite attachment complex (TAC). Several components of the TAC as well as their assembly have been described, it however remains elusive how the TAC connects to the kDNA. Here, we characterize the TAC associated protein TAP110 and for the first time use ultrastructure expansion microscopy in trypanosomes to reveal that TAP110 is the currently most proximal kDNA segregation factor. The kDNA proximal positioning is also supported by RNAi depletion of TAC102, which leads to loss of TAP110 at the TAC. Overexpression of TAP110 leads to expression level changes of several mitochondrial proteins and a delay in the separation of the replicated kDNA networks. In contrast to other kDNA segregation factors TAP110 remains only partially attached to the flagellum after DNAse and detergent treatment and can only be solubilized in dyskinetoplastic cells, suggesting that interaction with the kDNA might be important for stability of the TAC association. Furthermore, we demonstrate that the TAC, but not the kDNA, is required for correct TAP110 localization in vivo and suggest that TAP110 might interact with other proteins to form a >669 kDa complex. Summary Statement TAP110 is a novel mitochondrial genome segregation factor in Trypanosoma brucei that associates with the previously described TAC component TAC102. Ultrastructure expansion microscopy reveals its proximal position to the kDNA.

ABSTRACT The biosynthesis of ribosomes is a complex cellular process involving ribosomal RNA, ribosomal proteins and several further trans-acting factors. DExD/H box proteins constitute the largest family of trans-acting protein factors involved in this process. Several members of this protein family have been directly implicated in ribosome biogenesis in yeast. In trypanosomes, ribosome biogenesis differs in several features from the process described in yeast. Here, we have identified the DExD/H box helicase Hel66 as being involved in ribosome biogenesis. The protein is unique to Kinetoplastida, localises to the nucleolus and its depletion via RNAi caused a severe growth defect. Loss of the protein resulted in a decrease of global translation and accumulation of rRNA processing intermediates for both the small and large ribosomal subunits. Only a few factors involved in trypanosome rRNA biogenesis have been described so far and our findings contribute to gaining a more comprehensive picture of this essential process.

Abstract LOTUS and Tudor domain containing proteins have critical roles in the germline. Proteins that contain these domains, such as Tejas/Tapas in Drosophila , help localize Vasa to the germ granules and facilitate piRNA-mediated transposon silencing. The homologous proteins in mammals, TDRD5 and TDRD7, are required during spermiogenesis. Until now, proteins containing both LOTUS and Tudor domains in Caenorhabditis elegans have remained elusive. Here we describe LOTR-1 (D1081.7), which derives its name from its LO TUS and T udo r domains. Interestingly, LOTR-1 docks next to P granules to colocalize with the broadly conserved Z-granule helicase, ZNFX-1. LOTR-1’s Z-granule association requires its Tudor domain, but both LOTUS and Tudor deletions affect brood size when coupled with a knockdown of the Vasa homolog glh-1 . In addition to interacting with the germ-granule components WAGO-1, PRG-1 and DEPS-1, we identified a Tudor-dependent association with ZNFX-1. Like znfx-1 mutants, lotr-1 mutants lose small RNAs from the 3’ ends of WAGO and Mutator targets, reminiscent of the loss of piRNAs from the 3’ ends of piRNA precursor transcripts in mouse Tdrd5 mutants. Our work suggests that LOTR-1 acts in a conserved mechanism that brings small RNA generating mechanisms towards the 3’ ends of small RNA templates or precursors.

Abstract Telomeres are nucleoprotein structures at the ends of linear chromosomes. In humans, they consist of TTAGGG repeats, which are bound by dedicated proteins such as the shelterin complex. This complex blocks unwanted DNA damage repair at telomeres, e.g. by suppressing non-homologous end joining (NHEJ) through its subunit TRF2. We here describe ZNF524, a zinc finger protein that directly binds telomeric repeats with nanomolar affinity and reveal the base-specific sequence recognition by co-crystallization with telomeric DNA. ZNF524 localizes to telomeres and specifically maintains the presence of the TRF2/RAP1 subcomplex at telomeres without affecting other shelterin members. Loss of ZNF524 concomitantly results in an increase in DNA damage signaling and recombination events. Overall, ZNF524 is a direct telomere-binding protein involved in the maintenance of telomere integrity.

Abstract Trypanosoma brucei is a single celled eukaryotic parasite in the group of the Excavates. T. brucei cells harbor a single mitochondrion with a singular mitochondrial genome, that consists of a unique network of thousands of interwoven circular DNA molecule copies and is termed the kinetoplast DNA (kDNA). To ensure proper inheritance of the kDNA to the daughter cells the genome is linked to the basal body, the master organizer of the cell cycle in trypanosomes. The structure connecting the basal body and kDNA is termed the tripartite attachment complex (TAC). Using a combination of proteomics and RNAi (depletomics) we test the current model of hierarchical TAC assembly and identify TbmtHMG44 and Tb927.11.16120 as novel candidates of a structure that connects the TAC to the kDNA. Both proteins localize in the region of the unilateral filaments between TAC102 and the kDNA and depletion of each leads to a strong kDNA loss phenotype. TbmtHMG44 and Tb927.11.16120 stably associate with extracted flagella, even after DNase treatment however they do require the kDNA for initial assembly. Furthermore we demonstrate that recombinant Tb927.11.16120 is a DNA binding protein and thus a promising candidate to link the TAC to the kDNA.