Androgen-independent metastatic prostate cancer is the main obstacle in the treatment of this cancer. Unlike a majority of solid cancers, prostate cancer usually shows poor response to chemotherapeutic drugs. In this study, we have shown a potential novel target, TWIST, a highly conserved bHLH transcription factor, in the treatment of prostate cancer. Using malignant and nonmalignant prostate tissues, we found that TWIST expression was highly expressed in the majority (90%) of prostate cancer tissues but only in a small percentage (6.7%) of benign prostate hyperplasia. In addition, the TWIST expression levels were positively correlated with Gleason grading and metastasis, indicating its role in the development and progression of prostate cancer. Furthermore, down-regulation of TWIST through small interfering RNA in androgen-independent prostate cancer cell lines, DU145 and PC3, resulted in increased sensitivity to the anticancer drug taxol-induced cell death which was associated with decreased Bcl/Bax ratio, leading to activation of the apoptosis pathway. More importantly, inactivation of TWIST suppressed migration and invasion abilities of androgen-independent prostate cancer cells, which was correlated with induction of E-cadherin expression as well as morphologic and molecular changes associated with mesenchymal to epithelial transition. These results were further confirmed on the androgen-dependent LNCaP cells ectopically expressing the TWIST protein. Our results have identified TWIST as a critical regulator of prostate cancer cell growth and suggest a potential therapeutic approach to inhibit the growth and metastasis of androgen-independent prostate cancer through inactivation of the TWIST gene.

The chemotactic factors directing interneuron migration during cerebrocortical development are essentially unknown. Here we identify the CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) in interneuron precursors migrating from the basal forebrain to the neocortex and demonstrate that stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) is a potent chemoattractant for isolated striatal precursors. In addition, we show that CXCR4 is present in early generated Cajal-Retzius cells of the cortical marginal zone. In mice with a null mutation in CXCR4 or SDF-1, interneurons were severely underrepresented in the superficial layers and ectopically placed in the deep layers of the neocortex. In contrast, the submeningeal positioning of Cajal-Retzius cells was unaffected. Thus, our findings suggest that SDF-1, which is highly expressed in the embryonic leptomeninx, selectively regulates migration and layer-specific integration of CXCR4-expressing interneurons during neocortical development.

Abstract Bacterial exonuclease III (ExoIII), widely acknowledged for specifically targeting double-stranded DNA (dsDNA), has been documented as a DNA repair-associated nuclease with apurinic/apyrimidinic (AP)-endonuclease and 3′→5′ exonuclease activities. Due to these enzymatic properties, ExoIII has been broadly applied in molecular biosensors. Here, we demonstrate that ExoIII ( Escherichia coli ) possesses highly active enzymatic activities on ssDNA. By using a range of ssDNA fluorescence-quenching reporters and fluorophore-labeled probes coupled with mass spectrometry analysis, we found ExoIII cleaved the ssDNA at 5′-bond of phosphodiester from 3′ to 5′ end by both exonuclease and endonuclease activities. Additional point mutation analysis identified the critical residues for the ssDNase action of ExoIII and suggested the activity shared the same active center with the dsDNA-targeted activities of ExoIII. Notably, ExoIII could also digest the dsDNA structures containing 3′-end ssDNA. Considering most ExoIII-assisted molecular biosensors require the involvement of single-stranded DNA (ssDNA) or nucleic acid aptamer containing ssDNA, the activity will lead to low efficiency or false positive outcome. Our study revealed the multi-enzymatic activity and the underlying molecular mechanism of ExoIII on ssDNA, illuminating novel insights for understanding its biological roles in DNA repair and the rational design of ExoIII-ssDNA involved diagnostics.

Antimicrobial resistance is an ongoing “one health” challenge of global concern. The acyl-ACP synthetase (termed AasS) of the zoonotic pathogen Vibrio harveyi recycles exogenous fatty acid (eFA), bypassing the requirement of type II fatty acid synthesis (FAS II), a druggable pathway. A growing body of bacterial AasS-type isoenzymes compromises the clinical efficacy of FAS II-directed antimicrobials, like cerulenin. Very recently, an acyl adenylate mimic, C10-AMS, was proposed as a lead compound against AasS activity. However, the underlying mechanism remains poorly understood. Here we present two high-resolution cryo-EM structures of AasS liganded with C10-AMS inhibitor (2.33 Å) and C10-AMP intermediate (2.19 Å) in addition to its apo form (2.53 Å). Apart from our measurements for C10-AMS’ Ki value of around 0.6 μM, structural and functional analyses explained how this inhibitor interacts with AasS enzyme. Unlike an open state of AasS, ready for C10-AMP formation, a closed conformation is trapped by the C10-AMS inhibitor. Tight binding of C10-AMS blocks fatty acyl substrate entry, and therefore inhibits AasS action. Additionally, this intermediate analog C10-AMS appears to be a mixed-type AasS inhibitor. In summary, our results provide the proof of principle that inhibiting salvage of eFA by AasS reverses the FAS II bypass. This facilitates the development of next-generation anti-bacterial therapeutics, esp. the dual therapy consisting of C10-AMS scaffold derivatives combined with certain FAS II inhibitors.

Abstract T cell genome editing holds great promise to advance a range of immunotherapies but is encumbered by the dependence on difficult-to-produce and expensive viral vectors. Here we have designed small double-stranded plasmid DNA modified to mediate high-efficiency homologous recombination. The resulting chimeric antigen receptor (CAR)-T cells display a similar phenotype, transcriptional profile and in vivo potency as CAR-T cells generated using adeno-associated viral (AAV) vector. This method should simplify and accelerate the use of precision engineering to produce edited T cells for research and clinical purposes.

Abstract The heterotrimeric Replication protein A (RPA) is the ubiquitous eukaryotic single-stranded DNA (ssDNA) binding protein and participates in nearly all aspects of DNA metabolism, especially DNA damage response. The N-terminal OB domain of the RPA70 subunit (RPA70N) is a major protein-protein interaction element for RPA. Previous crystallography studies of RPA70N with p53, DNA2 and PrimPol fragments revealed that RPA70N binds to amphipathic peptides that mimics ssDNA. NMR chemical-shift studies also provided valuable information of RPA70N residues interacting with target sequences. However, it is still not clear how RPA70N recognizes and distinguishes such a diverse group of proteins. Here we present high resolution crystal structures of RPA70N in complex with peptides from HelB, ATRIP, RMI1, WRN and BLM. The structures showed that in addition to the ssDNA mimicry mode of interaction, RPA70N employs multiple ways to bind its partners, some of which may serve to increase the avidity of RPA70N binding.

Homologous recombination (HR) is essential for the maintenance of genome stability. During HR, Replication Protein A (RPA) rapidly coats the 3′-tailed single-strand DNA (ssDNA) generated by end resection. Then, the ssDNA-bound RPA must be timely replaced by Rad51 recombinase to form Rad51 nucleoprotein filaments that drive homology search and HR repair. How cells regulate Rad51 assembly dynamics and coordinate RPA and Rad51 actions to ensure proper HR remains poorly understood. Here, we identified that Rtt105, a Ty1 transposon regulator, acts to stimulate Rad51 assembly and orchestrate RPA and Rad51 actions during HR. We found that Rtt105 interacts with Rad51 in vitro and in vivo and restrains the adenosine 5' triphosphate (ATP) hydrolysis activity of Rad51. We showed that Rtt105 directly stimulates dynamic Rad51-ssDNA assembly, strand exchange, and D-loop formation in vitro. Notably, we found that Rtt105 physically regulates the binding of Rad51 and RPA to ssDNA via different motifs and that both regulations are necessary and epistatic in promoting Rad51 nucleation, strand exchange, and HR repair. Consequently, disrupting either of the interactions impaired HR and conferred DNA damage sensitivity, underscoring the importance of Rtt105 in orchestrating the actions of Rad51 and RPA. Our work reveals additional layers of mechanisms regulating Rad51 filament dynamics and the coordination of HR.