Abstract Messenger RNA (mRNA) compartmentalization within the cytosol is well-recognized as a key mechanism of local translation-mediated regulation of protein levels, but whether such localization could be a means of exercising non-coding mRNA function is unknown. Here, we explore non-coding functions for mRNAs associated with focal adhesions (FAs), cellular structures responsible for mediating cell adhesion and response to changes in the extracellular matrix (ECM). Using high-throughput single molecule imaging and genomic profiling approaches, we find that mRNAs with distinct sequence characteristics localize to FAs in different human cell types. Notably, ∼85% of FA-mRNAs are not translationally active at steady state or under conditions of FA dissolution or activation. Untranslated mRNA sequences are anchored to FA based on their functional states by the RNA binding protein, G3BP1, forming biomolecular granules. Removing RNA or G3BP1, but not blocking new polypeptide synthesis, dramatically changes FA protein composition and organization, resulting in loss of cell contractility and cellular ability to adapt to changing ECM. We have therefor uncovered a novel, non-coding role for mRNAs as scaffolds to maintain FA structure and function, broadening our understating of noncanonical mRNA functions.

Summary The cytoplasm is highly compartmentalized, but the extent and consequences of subcytopIasmic mRNA localization in non-polarized cells are largely unknown. We determined mRNA enrichment in TIS granules (TGs) and the rough endopIasmic reticuIum (ER) through particle sorting and isolated cytosolic mRNAs by digitonin extraction. When focusing on non-membrane protein-encoding mRNAs, we observed that 52% have a biased transcript distribution across these compartments. Compartment enrichment is determined by a combinatorial code based on mRNA length, exon length, and 3′UTR-bound RNA-binding proteins. Compartment-biased mRNAs differ in the functional classes of their encoded proteins: TG-enriched mRNAs encode low-abundance proteins with strong enrichment of transcription factors, whereas ER-enriched mRNAs encode large and highly expressed proteins. Compartment localization is an important determinant of mRNA and protein abundance, which is supported by reporter experiments showing that redirecting cytosolic mRNAs to the ER increases their protein expression. In summary, the cytoplasm is functionally compartmentaIized by local translation environments.

The TIS granule network is a constitutively expressed membraneless organelle that concentrates mRNAs with AU-rich elements and interacts with the major site of protein synthesis, the rough endoplasmic reticulum. Most known biomolecular condensates are sphere-like, but TIS granules have a mesh-like morphology. Through in vivo and in vitro reconstitution experiments we discovered that this shape is generated by extensive intermolecular RNA-RNA interactions. They are mostly accomplished by mRNAs with large unstructured regions in their 3′UTRs that we call intrinsically disordered regions (IDRs). As AU-rich RNA is a potent chaperone that suppresses protein aggregation and is overrepresented in mRNAs with IDRs, our data suggests that TIS granules concentrate mRNAs that assist protein folding. In addition, the proximity of translating mRNAs in TIS granule networks may enable co-translational protein complex formation.

Abstract Pervasive transcription of eukaryotic genomes requires intricate mechanisms to delineate boundaries for each transcriptional unit. How transcription is efficiently terminated before invading neighboring genes remains an open question. Here, after dissecting the cleavage and polyadenylation landscape using a hybrid approach, we observed thousands of bidirectional termination zones in the genome of Saccharomyces cerevisiae . These zones are ∼120 bp wide and terminate transcription from both sense and antisense strands in yeast. They are ubiquitously used as termination sites for both coding and non-coding genes. We suggest that the known transcription termination efficiency element, UAUAUA motifs, serves as the central elements in these zones. Notably, bidirectional termination zones are specifically nucleosome depleted, suggesting chromatin structure plays a key role in the formation of bidirectional termination zones in yeast. Finally, we provide evidence for transcriptional interference in these bidirectional termination zones, and expression level of each cleavage site is influenced by sequence contexts both upstream and downstream. We provide the first global fine-scale picture of transcription termination in a eukaryotic genome.

Abstract. ​​​​​​​This study compares aerosol mixing-state parameters obtained via simultaneous measurements using DMA–CCNC, H(/V)TDMA, and DMA–SP2, shedding light on the impacts of primary aerosol emissions and secondary aerosol (SA) formation. The analysis reveals significant variations in mixing-state parameters among different techniques, with VTDMA and DMA–SP2 indicating that non-volatile particles mainly stem from black carbon (BC)-containing aerosols, while a substantial proportion of nearly hydrophobic aerosols originates from fossil fuel combustion and biomass-burning emissions. Synthesizing the results, some nearly hydrophobic BC-free particles were found to be cloud condensation nuclei (CCN)-inactive under the measured supersaturated conditions, likely from fossil fuel combustion emissions, while others were CCN-active, linked to biomass-burning emissions. Moreover, BC-containing aerosols emitted from fossil fuel combustion exhibit more external mixing with other aerosol components compared to those from biomass burning. Secondary nitrate and organic aerosol formation significantly affect aerosol mixing states, enhancing aerosol hygroscopicity and volatility while reducing heterogeneity among techniques. The study also highlights distinct physical properties of two resolved secondary organic aerosol factors, hinting at their formation through different mechanisms. These findings underscore the importance of comparing aerosol mixing states from different techniques as a tool for understanding aerosol physical properties from different sources and their responses to SA formation, as well as aiding in the exploration of SA formation mechanisms.