SUMMARY PROteolysis Targeting Chimeras (PROTACs) are bifunctional molecules that degrade target proteins through recruiting E3 ligases. However, their application is limited in part because few E3 ligases can be recruited by known E3 ligase ligands. In this study, we identified piperlongumine (PL), a natural product, as a covalent E3 ligase recruiter, which induces CDK9 degradation when it is conjugated with SNS-032, a CDK9 inhibitor. The lead conjugate 955 can potently degrade CDK9 in a ubiquitin-proteasome-dependent manner and is much more potent than SNS-032 against various tumor cells in vitro . Mechanistically, we identified KEAP1 as the E3 ligase recruited by 955 to degrade CDK9 through a TurboID-based proteomics study, which was further confirmed by KEAP1 knockout and the nanoBRET ternary complex formation assay. In addition, PL-Ceritinib conjugate can degrade EML4-ALK fusion oncoprotein, suggesting that PL may have a broader application as a covalent E3 ligase ligand in targeted protein degradation.

Despite an increasingly detailed picture of the molecular mechanisms of phage-bacterial interactions, we lack an understanding of how these interactions evolve and impact disease within patients. Here we report a year-long, nation-wide study of diarrheal disease patients in Bangladesh. Among cholera patients, we quantified Vibrio cholerae (prey) and its virulent phages (predators) using metagenomics and quantitative PCR, while accounting for antibiotic exposure using quantitative mass spectrometry. Virulent phage (ICP1) and antibiotics suppressed V. cholerae to varying degrees and were inversely associated with severe dehydration depending on resistance mechanisms. In the absence of anti-phage defenses, predation was 'effective,' with a high predator:prey ratio that correlated with increased genetic diversity among the prey. In the presence of anti-phage defenses, predation was 'ineffective,' with a lower predator:prey ratio that correlated with increased genetic diversity among the predators. Phage-bacteria coevolution within patients should therefore be considered in the deployment of phage-based therapies and diagnostics.

The application of seaweed extract and microbial biostimulants has been suggested as a promising approach to overcome yield-limiting factors in organic farming. Yet, information regarding their impact on organic strawberry production is limited. This 2-year field study evaluated the effect of seaweed extract and microbial biostimulants and their synergistic effects on strawberry plant growth, nutrient uptake, fruit yield, and quality under organic production. The biostimulant effects were compared on two strawberry cultivars: Sweet Sensation ® Florida127 and Florida Brilliance. Over two seasons, the combination of seaweed extract plus microbial biostimulants applied biweekly consistently resulted in a significant increase of whole-season marketable and total strawberry fruit yields by 23% and 20% on average, respectively, compared with the no-biostimulant control. Application of either biostimulant alone did not consistently show positive effects on strawberry productivity. Modified strawberry root system architecture, enhanced N uptake, increased number of crowns, and higher soil respiration were observed in the biostimulant combination treatment in contrast to the no-biostimulant control. The biostimulant impact was not influenced by strawberry cultivar, but genotypic difference in yield performance under organic production was observed. ‘Florida Brilliance’ produced significantly higher total fruit number and yield than ‘Florida127’ by 26% and 12%, respectively, in the first season, and by 34% and 11%, respectively, in the second season. Marketable fruit number (by 18%) and yield (by 9%) of ‘Florida Brilliance’ were also higher in the first season, along with greater marketable fruit number (by 31%) in the second season. In addition, ‘Florida Brilliance’ showed significantly higher values of SPAD index, photosynthetic rate (early harvest), and fruit mineral contents based on dry weight (late harvest) than ‘Florida127’ in both seasons. Although the biostimulant treatments exhibited little influence on the fruit quality attributes including soluble solids content (SSC), titratable acidity (TA), SSC/TA, and total anthocyanin content, varietal differences were observed with significantly higher levels of SSC and lower contents of total anthocyanins in ‘Florida 127’ vs. ‘Florida Brilliance’ during each season. The benefits of combined application of seaweed extract and microbial biostimulants demonstrated in this study suggest the need to further elucidate their synergistic functions in promoting nutrient uptake and fruit yield in organic strawberry production systems under different soil and environmental conditions.

Abstract The spiny mouse ( Acomys ) is gaining popularity as a research organism due to its phenomenal regenerative capabilities. Acomys recovers from injuries to several organs without fibrosis. For example, Acomys heals full thickness skin injuries with rapid re-epithelialization of the wound and regeneration of hair follicles, sebaceous glands, erector pili muscles, adipocytes, and dermis without scarring. Understanding mechanisms of Acomys regeneration may uncover potential therapeutics for wound healing in humans. However, access to Acomys colonies is limited and primary fibroblasts can only be maintained in culture for a limited time. To address these obstacles, we generated immortalized Acomys dermal fibroblast cell lines using two methods: transfection with the SV40 large T antigen and spontaneous immortalization. The two cell lines (AcoSV40 and AcoSI-1) maintained the morphological and functional characteristics of primary Acomys fibroblasts, including maintenance of key fibroblast markers and ECM deposition. The availability of these cells will lower the barrier to working with Acomys as a model research organism, increasing the pace at which new discoveries to promote regeneration in humans can be made.

Abstract Hybrid polyketide synthase (PKS) and nonribosomal peptide synthetase (NRPS) systems typically use complex protein-protein interactions to facilitate direct transfer of intermediates between megasynthases. In the nematode Caenorhabditis elegans , PKS-1 and NRPS-1 produce the nemamides, the only known hybrid polyketide-nonribosomal peptides in animals, through a poorly understood mechanism. Here, we use genome editing and mass spectrometry to map the roles of individual PKS-1 and NRPS-1 enzymatic domains in nemamide biosynthesis. Furthermore, we show that nemamide biosynthesis requires at least five additional stand-alone enzymes that are encoded by genes distributed across the worm genome. We identify the roles of these enzymes in the biosynthetic pathway and discover a novel mechanism of trafficking intermediates between a PKS and an NRPS. Specifically, we show that the enzyme PKAL-1 activates an advanced polyketide intermediate as an adenylate and directly loads it onto a carrier protein in NRPS-1. This trafficking provides a means by which a PKS-NRPS system can expand its biosynthetic potential and is likely important for the regulation of nemamide biosynthesis.

Abstract The antibiotic formulary is threatened by high rates of antimicrobial resistance (AMR) among enteropathogens. Enteric bacteria are exposed to anaerobic conditions within the gastrointestinal tract, yet little is known about how oxygen exposure influences AMR. The facultative anaerobe Vibrio cholerae was chosen as a model to address this knowledge gap. We obtained V. cholerae isolates from 66 cholera patients, sequenced their genomes, and grew them under anaerobic and aerobic conditions with and without three clinically relevant antibiotics (ciprofloxacin, azithromycin, doxycycline). For ciprofloxacin and azithromycin, the minimal inhibitory concentration (MIC) increased under anaerobic conditions compared to aerobic conditions. Using standard resistance breakpoints, the odds of classifying isolates as resistant increased over 10 times for ciprofloxacin and 100 times for azithromycin under anaerobic conditions compared to aerobic conditions. For doxycycline, nearly all isolates were sensitive under both conditions. Using genome-wide association studies (GWAS), we found associations between genetic elements and AMR phenotypes that varied by oxygen exposure and antibiotic concentrations. These AMR phenotypes were more heritable, and the AMR-associated genetic elements were more often discovered, under anaerobic conditions. These AMR-associated genetic elements are promising targets for future mechanistic research. Our findings provide a rationale to determine if increased MICs under anaerobic conditions are associated with therapeutic failures and/or microbial escape in cholera patients. If so, there may be a need to determine new AMR breakpoints for anaerobic conditions. Impact statement Many bacterial pathogens experience anaerobic conditions in the gut, but antimicrobial resistance (AMR) phenotypes are generally tested under ambient aerobic conditions in the laboratory. To better understand AMR under conditions more similar to natural infections, we used Vibrio cholerae as a model enteric pathogen. We sequenced the genomes and assessed the growth of V. cholerae isolates with different concentrations of three antibiotics, under anaerobic and aerobic conditions. In support of the hypothesis that AMR varies according to oxygen exposure, V. cholerae was more resistant to antibiotics under anaerobic conditions. We found many previously known genes associated with resistance; however, some of these genes were only resistance-associated under aerobic conditions. Resistance to azithromycin and doxycycline only had a detectable genetic component under anaerobic conditions. Together, our results point to distinct genetic mechanisms of resistance under anaerobic conditions and suggest several candidate genes for experimental follow-up. Data summary All sequencing data generated in this study are available in NCBI under BioProject PRJNA818081.