Chlamydomonas reinhardtii is a unicellular green alga whose lineage diverged from land plants over 1 billion years ago. It is a model system for studying chloroplast-based photosynthesis, as well as the structure, assembly, and function of eukaryotic flagella (cilia), which were inherited from the common ancestor of plants and animals, but lost in land plants. We sequenced the ∼120-megabase nuclear genome of Chlamydomonas and performed comparative phylogenomic analyses, identifying genes encoding uncharacterized proteins that are likely associated with the function and biogenesis of chloroplasts or eukaryotic flagella. Analyses of the Chlamydomonas genome advance our understanding of the ancestral eukaryotic cell, reveal previously unknown genes associated with photosynthetic and flagellar functions, and establish links between ciliopathy and the composition and function of flagella.

In addition to mitochondrial DNA, mitochondrial double-stranded RNA (mtdsRNA) is exported from mitochondria. However, specific channels for RNA transport have not been demonstrated. Here, we begin to characterize channel candidates for mtdsRNA export from the mitochondrial matrix to the cytosol. Down-regulation of SUV3 resulted in the accumulation of mtdsRNAs in the matrix, whereas down-regulation of PNPase resulted in the export of mtdsRNAs to the cytosol. Targeting experiments show that PNPase functions in both the intermembrane space and matrix. Strand-specific sequencing of the double-stranded RNA confirms the mitochondrial origin. Inhibiting or down-regulating outer membrane proteins VDAC1/2 and BAK/BAX or inner membrane proteins PHB1/2 strongly attenuated the export of mtdsRNAs to the cytosol. The cytosolic mtdsRNAs subsequently localized to large granules containing the stress protein TIA-1 and activated the type 1 interferon stress response pathway. Abundant mtdsRNAs were detected in a subset of non-small-cell lung cancer cell lines that were glycolytic, indicating relevance in cancer biology. Thus, we propose that mtdsRNA is a new damage-associated molecular pattern that is exported from mitochondria in a regulated manner.

Abstract RT-PCR and Northern blots have long been used to study RNA isoforms usage for single genes. Recently, advancements in long read sequencing have yielded unprecedented information about the usage and abundance of these RNA isoforms. However, visualization of long-read sequencing data remains challenging due to the high information density. To alleviate these issues we have developed NanoBlot, a simple, open-source, command line tool, which generates Northern blot and RT-PCR-like images from third generation sequencing data. NanoBlot accepts processed bam files. Plotting is based around ggplot2 and is easily customizable. Advantages of NanoBlots include: designing probes to visualize isoforms which would be impossible with traditional RT-PCR or Northern blots, excluding reads from the Nanoblots based on the presence or absence of a specified region and, multiplexing plots with multiple colors. We present examples of NanoBlots compared to actual northern blot data. In addition to traditional gel-like images, NanoBlot also outputs other visualizations such as violin plots. The use of Nanoblot should provide a simple answer to the challenge of visualization of long-read RNA sequencing data.

The fidelity of splice site selection is thought to be critical for proper gene expression and cellular fitness. In particular, proper recognition of 3'-splice site (3'SS) sequences by the spliceosome is a daunting task considering the low complexity of the 3'SS consensus sequence YAG. Here we show that inactivating the near-essential splicing factor Prp18p results in a global activation of alternative 3'SS, many of which harbor sequences that highly diverge from the YAG consensus, including some highly unusual non-AG 3'SS. We show that the role of Prp18p in 3'SS fidelity is promoted by physical interactions with the essential splicing factors Slu7p and Prp8p and synergized by the proofreading activity of the Prp22p helicase. Strikingly, structure-guided point mutations that disrupt Prp18p-Slu7p and Prp18p-Prp8p interactions mimic the loss of 3'SS fidelity without any impact on cellular growth, suggesting that accumulation of incorrectly spliced transcripts does not have a major deleterious effect on cellular viability. These results show that spliceosomes exhibit remarkably relaxed fidelity in the absence of Prp18p, and that new 3'SS sampling can be achieved genome-wide without a major negative impact on cellular fitness, a feature that could be used during evolution to explore new productive alternative splice sites.

Formins are large, multidomain proteins that nucleate new actin filaments and accelerate elongation through a processive interaction with the barbed end of filaments. Their actin assembly activity is generally attributed to their eponymous Formin Homology (FH) 1 and 2 domains; however, evidence is mounting that regions outside of the FH1FH2 stretch also tune actin assembly. Here, we explore the underlying contributions of the tail domain, which spans the sequence between the FH2 domain and the C terminus of formins. Tails vary in length from ~0 to >200 residues and contain a number of recognizable motifs. The most well-studied motif is the ~15 residue long diaphanous autoregulatory domain (DAD). The DAD mediates all or nothing regulation of actin assembly through an intramolecular interaction with the diaphanous inhibitory domain (DID) in the N-terminal half of the protein. Multiple reports demonstrate that the tail can enhance both nucleation and processivity. In this study, we provide a high-resolution view of the alternative splicing encompassing the tail in the Formin Homology Domain-(Fhod) family of formins during development. While four distinct tails are predicted, we found significant levels of only two of these. We characterized the biochemical effects of the different tails. Surprisingly, the two highly expressed Fhodtails inhibit processive elongation and diminish the nucleation and elongation rates, while a third supports activity. These findings demonstrate a new mechanism of modulating actin assembly by formins and support the model that splice variants are specialized to build distinct actin structures during development.

Identification of splice sites is a critical step in pre-mRNA splicing since definition of the exon/intron boundaries controls what nucleotides are incorporated into mature mRNAs. The intron boundary with the upstream exon is initially identified through interactions with the U1 snRNP. This involves both base pairing between the U1 snRNA and the pre-mRNA as well as snRNP proteins interacting with the 5' splice site/snRNA duplex. In yeast, this duplex is buttressed by two conserved protein factors, Yhc1 and Luc7. Luc7 has three human paralogs (LUC7L, LUC7L2, and LUC7L3) which play roles in alternative splicing. What domains of these paralogs promote splicing at particular sites is not yet clear. Here, we humanized the zinc finger domains of the yeast Luc7 protein in order to understand their roles in splice site selection using reporter assays, transcriptome analysis, and genetic interactions. While we were unable to determine a function for the first zinc finger domain, humanization of the second zinc finger domain to mirror that found in LUC7L or LUC7L2 resulted in altered usage of nonconsensus 5' splice sites. In contrast, the corresponding zinc finger domain of LUC7L3 could not support yeast viability. Further, humanization of Luc7 can suppress mutation of the ATPase Prp28, which is involved in U1 release and exchange for U6 at the 5' splice site. Our work reveals a role for the second zinc finger of Luc7 in splice site selection and suggests that different zinc finger domains may have different ATPase requirements for release by Prp28.

Abstract Many small nucleolar RNAs (snoRNA)s are processed from introns of host genes, but the importance of splicing for proper biogenesis and the fate of the snoRNAs is not well understood. Here we show that inactivation of splicing factors or mutation of splicing signals leads to the accumulation of partially processed hybrid mRNA-snoRNA transcripts (hmsnoRNA). HmsnoRNAs are processed to the mature 3′-ends of the snoRNAs by the nuclear exosome and bound by snoRNP proteins. HmsnoRNAs are unaffected by translation-coupled RNA quality control pathways, but they are degraded by the major cytoplasmic exonuclease Xrn1p due to their mRNA-like 5′-extensions. These results show that completion of splicing is required to promote complete and accurate processing of intron-encoded snoRNAs and that splicing defects lead to degradation of hybrid mRNA-snoRNA species by cytoplasmic decay, underscoring the importance of splicing for the biogenesis of intron encoded snoRNAs. Significance Statement Small nucleolar RNAs mediate modifications of nucleosides within ribosomal RNAs, which are necessary for proper ribosomal function and translation. Many snoRNAs are encoded within introns of host genes and accurate biogenesis of these small RNAs is required to produce functional snoRNAs. The work presented here shows that when the splicing reactions are inactivated, snoRNAs undergo a distinct biogenesis pathway which leads to the production of aberrant hybrid RNAs that contain both mRNAs and small RNAs components of the host genes. While snoRNAs are primarily found in the nucleolus, these hybrid RNAs are degraded by the cytoplasmic mRNA degradation pathway. These results demonstrate the importance of splicing to promote accurate snoRNA processing and prevent the production of aberrant mRNA-snoRNA hybrids.