ABSTRACT Formation of biomolecular condensates can be driven by weak multivalent interactions and emergent polymerization. However, the mechanism of polymerization-mediated condensate formation is less studied. We found lateral root cap cell (LRC)-specific SUPPRESSOR OF RPS4-RLD1 (SRFR1) condensates fine-tune primary root development. Polymerization of the SRFR1 N-terminal domain is required for both LRC condensate formation and optimal root growth. Surprisingly, the first intrinsically disordered region (IDR1) of SRFR1 can be functionally substituted by a specific group of intrinsically disordered proteins known as dehydrins. This finding facilitated the identification of functional segments in the IDR1 of SRFR1, a generalizable strategy to decode unknown IDRs. With this functional information we further improved root growth by modifying the SRFR1 condensation module, providing a strategy to improve plant growth and resilience.

Abstract Many Gram-negative bacterial pathogens use type III secretion systems (T3SS) to inject effector proteins into eukaryotic cells to subvert normal cellular functions. The T3SS apparatus (injectisome) shares a common overall architecture in all systems studied thus far, comprising three major components – the cytoplasmic sorting platform, the envelope-spanning basal body and the external needle with controlling tip complex. The sorting platform consists of an ATPase (SctN) connected to “pods” (SctQ) having six-fold symmetry via radial spokes (SctL). These pods interface with the 24-fold symmetric SctD inner membrane ring (IR) via an adaptor protein (SctK). Here we report the first high-resolution structure of a SctK protein family member, PscK from Pseudomonas aeruginosa , as well as the structure of its interacting partner, the cytoplasmic domain of PscD (SctD). The cytoplasmic domain of PscD forms a forkhead-associated (FHA) fold, like that of its homologues from other T3SS. PscK, on the other hand, forms a helix-rich structure that does not resemble any known protein fold. Based on these structural findings, we present the first model for an interaction between proteins from the sorting platform and the IR. We also test the importance of the PscD residues predicted to mediate this electrostatic interaction using a two-hybrid analysis. The functional need for Arg96 in vivo was then confirmed by monitoring secretion of the effector ExoU. These structures will contribute to the development of atomic-resolution models of the entire sorting platform and to our understanding of the mechanistic interface between the sorting platform and the basal body of the injectisome. Highlights The structures of Pseudomonas aeruginosa PscD (SctD) and PscK (SctK) were solved The interface between the T3SS basal body and sorting platform was modeled The crystal structure of PscK is the first for any SctK family member PscK represents a novel protein fold Site-directed mutagenesis supports a computational model of the PscD-PscK interface Graphical abstract. The first reported structure for a T3SS SctK protein family member was solved for PscK from Pseudomonas aeruginosa and this allowed for modeling of the interface between this sorting platform protein and the cytoplasmic domain of PscD (a SctD protein family member). This allowed for identification of amino acid residues that may play a role in the interaction between these proteins. The interface appears to be dominated by electrostatic interactions and mutagenesis confirmed the importance of key residues in driving their interaction based on two-hybrid analysis.

Abstract Shigella flexneri , causative agent of bacillary dysentery (shigellosis), uses a type III secretion system (T3SS) as its primary virulence factor. The T3SS injectisome delivers effector proteins into host cells to promote entry and create an important intracellular niche. The injectisome’s cytoplasmic sorting platform (SP) is a critical assembly that contributes to substrate selection and energizing secretion. The SP consists of oligomeric Spa33 “pods” that associate with the basal body via MxiK and connect to the Spa47 ATPase via MxiN. The pods contain heterotrimers of Spa33 with one full-length copy associated with two copies of a C-terminal domain (Spa33 C ). The structure of Spa33 C is known, but the precise makeup and structure of the pods in situ remains elusive. We show here that recombinant wild-type Spa33 can be prepared as a heterotrimer that forms distinct stable complexes with MxiK and MxiN. In two-hybrid analyses, association of the Spa33 complex with these proteins occurs via the full-length Spa33 component. Furthermore, these complexes each have distinct biophysical properties. Based on these properties, new high-resolution cryo-electron tomography data and architectural similarities between the Spa33 and flagellar FliM-FliN complexes, we provide a preliminary model of the Spa33 heterotrimers within the SP pods. From these findings and evolving models of SP interfaces and dynamics in the Yersinia and Salmonella T3SS, we suggest a model for SP function in which two distinct complexes come together within the context of the SP to contribute to form the complete pod structures during the recruitment of T3SS secretion substrates.

Shigella spp. are responsible for bacillary dysentery or shigellosis transmitted via the fecal–oral route, causing significant morbidity and mortality, especially among vulnerable populations. There are currently no licensed Shigella vaccines. Shigella spp. use a type III secretion system (T3SS) to invade host cells. We have shown that L-DBF, a recombinant fusion of the T3SS needle tip (IpaD) and translocator (IpaB) proteins with the LTA1 subunit of enterotoxigenic E. coli labile toxin, is broadly protective against Shigella spp. challenge in a mouse lethal pulmonary model. Here, we assessed the effect of LDBF, formulated with a unique TLR4 agonist called BECC470 in an oil-in-water emulsion (ME), on the murine immune response in a high-risk population (young and elderly) in response to Shigella challenge. Dual RNA Sequencing captured the transcriptome during Shigella infection in vaccinated and unvaccinated mice. Both age groups were protected by the L-DBF formulation, while younger vaccinated mice exhibited more adaptive immune response gene patterns. This preliminary study provides a step toward identifying the gene expression patterns and regulatory pathways responsible for a protective immune response against Shigella. Furthermore, this study provides a measure of the challenges that need to be addressed when immunizing an aging population.