Abstract The RNA-binding protein TRIM71/LIN-41 is a phylogenetically conserved developmental regulator that functions in mammalian stem cell reprogramming, brain development and cancer. TRIM71 recognizes target mRNAs through hairpin motifs and silences them through molecular mechanisms that await identification. Here, we uncover that TRIM71 silences its targets by recruiting TNRC6/GW182, a core component of the miRNA-induced silencing complex (miRISC). Co-immunoprecipitation reveals interaction of TNRC6A with additional RNA-binding proteins and we demonstrate that AGO2, TRIM71, and UPF1 each recruit TNRC6 to specific, largely distinct sets of transcripts to silence them. As cellular TNRC6 levels are limiting, competition occurs among the silencing pathways, such that loss of AGO2 protein, or of AGO2 binding to TNRC6, enhances the activities of the other pathways. We conclude that a miRNA-like silencing activity is shared among different mRNA silencing pathways and that use of TNRC6 as a central hub provides a means to integrate their activities.

Development of multicellular organisms relies on faithful temporal control of cell fates. In Caenorhabditis elegans, the heterochronic pathway governs temporal patterning of somatic cells. This function may be phylogenetically conserved as several heterochronic genes have mammalian orthologues, and as the heterochronic let-7 miRNA and its regulator LIN28 appear to time the onset of puberty in mice and humans. Here, we have investigated how let-7 promotes the transition to adulthood in C. elegans. We find that let-7 controls each of three relevant processes, namely male and female sexual organ morphogenesis as well as changes in skin progenitor cell fates, through the same single target, lin-41. LIN41 in turn silences two pairs of targets post-transcriptionally, by binding and silencing their mRNAs. The EGR-type transcription factor LIN-29a and its co-factor, the NAB1/2 orthologous MAB-10, mediate control of progenitor cell fates and vulval integrity. By contrast, male tail development depends on regulation of the DM domain-containing transcription factors DMD-3 and MAB-3. Our results provide mechanistic insight into an exemplary temporal patterning pathway, demonstrate that let-7 - LIN41 function as a versatile regulatory module that can be connected to different outputs, and reveal how several levels of post-transcriptional regulation ultimately achieve effects through controlling transcriptional outputs.

Robust organismal development relies on temporal coordination of disparate physiological processes. In Caenorhabditis elegans, the timely transition from juvenile to adult is controlled by the heterochronic pathway, a regulatory cascade of conserved proteins and small RNAs. The heterochronic pathway culminates in accumulation of the transcription factor LIN-29, which triggers coordinated execution of juvenile-to-adult (J/A) transition events. Here, we reveal that two LIN-29 isoforms fulfill distinct functions during the J/A transition. We show that the functional differences between the isoforms do not stem from differences in their sequences, but from their distinct spatiotemporal expression, and we propose that distinct LIN-29 dose sensitivities of the individual J/A transition events help to ensure their temporal ordering. We demonstrate that unique lin-29 isoform expression patterns are generated by the RNA-binding protein LIN-41 for lin-29a, and the transcription factor HBL-1 for lin-29b. By regulating both HBL-1 and LIN-41, the RNA-binding protein LIN-28 coordinates LIN-29 isoform activity. Thus, our findings reveal that a coordinated transition from juvenile to adult involves branching of a linear pathway to achieve timely control of multiple events.