Abstract Accurate chromosome segregation requires the attachment of spindle microtubules to centromeres, which are epigenetically defined by the enrichment of CENP-A nucleosomes. During DNA replication, existing CENP-A nucleosomes undergo dilution as they get redistributed among the two DNA strands. To preserve centromere identity, CENP-A levels must be restored in a cell-cycle controlled manner orchestrated by the Mis18 complex. Here we provide a comprehensive mechanistic basis for PLK1-mediated licensing of CENP-A loading. We demonstrate that PLK1 interacts with Mis18α and Mis18BP1 subunits of the Mis18 complex by recognising self-primed phosphorylations of Mis18α (S54) and Mis18BP1 (T78 and S93) through its Polo-box binding domain. Disrupting these PLK1 phosphorylations perturbed the centromere recruitment of HJURP and new CENP-A loading. Biochemical and functional analyses show that phosphorylation of Mis18α and subsequent PLK1 binding is required to activate the Mis18α/β complex for robust Mis18α/β-HJURP interaction. Thus, our study reveals key molecular events underpinning the licensing role of PLK1 in ensuring accurate centromere inheritance. One-Sentence Summary PLK1 phosphorylation cascade licenses CENP-A loading by facilitating HJURP centromere recruitment via Mis18α/β activation.

Abstract Paralogous variants of canonical histones guide accessibility to DNA and function as additional layers of genome regulation. Across eukaryotes, the occurrence, mechanism of action and functional significance of several variants of core histones are well known except that of histone H4. Here we show that a novel variant of H4 (H4.V), expressing tissue-specifically among members of Oryza genera, mediates specific epigenetic changes contributing majorly to salt tolerance. H4.V was incorporated to specific chromosomal locations where it blocked deposition of active histone marks. Under salt stress, large scale re-distribution of H4.V enabled incorporation of stress dependent histone H4 Lysine5 Acetylation (H4K5Ac) marks. Mis-expression of H4.V led to defects at morphological level especially in reproductive tissues, and in mounting stress responses. H4.V mediated these alterations by condensing chromatin at specific genomic regions as seen with cryo-EM structure of reconstituted H4.V containing nucleosomes. These results not only uncovered the presence of a H4 variant in plants, but also a novel chromatin regulation of stress responses that might have contributed to success of semi-aquatic Oryza members under variable water-limiting conditions. One-line summary Histone H4 variant predisposes chromatin for stress responses Abstract Figure

Accurate chromosome segregation requires the attachment of microtubules to centromeres, epigenetically defined by the enrichment of CENP-A nucleosomes. During DNA replication, CENP-A nucleosomes undergo dilution. To preserve centromere identity, correct amounts of CENP-A must be restored in a cell cycle–controlled manner orchestrated by the Mis18 complex (Mis18α-Mis18β-Mis18BP1). We demonstrate here that PLK1 interacts with the Mis18 complex by recognizing self-primed phosphorylations of Mis18α (Ser 54 ) and Mis18BP1 (Thr 78 and Ser 93 ) through its Polo-box domain. Disrupting these phosphorylations perturbed both centromere recruitment of the CENP-A chaperone HJURP and new CENP-A loading. Biochemical and functional analyses showed that phosphorylation of Mis18α and PLK1 binding were required to activate Mis18α-Mis18β and promote Mis18 complex-HJURP interaction. Thus, our study reveals key molecular events underpinning the licensing role of PLK1 in ensuring accurate centromere inheritance.