A randomised, double-blind, phase II, dose escalation trial was conducted to assess the safety, tolerability and pharmacokinetics of the tyrosine kinase inhibitor nintedanib, alone and when added to ongoing pirfenidone therapy, in Japanese patients with idiopathic pulmonary fibrosis. 50 Japanese patients were randomised to receive nintedanib or placebo in one of three cohorts (nintedanib 50 mg twice daily or 100 mg twice daily for 14 days, or 150 mg twice daily for 28 days). Patients receiving pirfenidone at inclusion were stratified to every nintedanib dose group and placebo. Adverse events were reported in nine out of 17 patients receiving nintedanib alone and 10 out of 21 patients receiving nintedanib added to pirfenidone. All adverse events were mild or moderate in intensity. Gastrointestinal disorders were the most common adverse event. Maximum plasma concentration and area under the curve at steady state for nintedanib and its metabolites tended to be lower when nintedanib was added to pirfenidone. Nintedanib had no effect on the pharmacokinetics of pirfenidone. In conclusion, further study is needed to evaluate the safety and tolerability profile of nintedanib when added to pirfenidone in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. There was a trend toward lower exposure of nintedanib when it was added to pirfenidone.

Abstract Vesicle-inducing protein in plastids (VIPP1) is essential for the biogenesis and maintenance of thylakoid membranes, which transform light into life. However, it is unknown how VIPP1 performs its vital membrane-shaping function. Here, we use cryo-electron microscopy to determine structures of cyanobacterial VIPP1 rings, revealing how VIPP1 monomers flex and interweave to form basket-like assemblies of different symmetries. Three VIPP1 monomers together coordinate a non-canonical nucleotide binding pocket that is required for VIPP1 oligomerization. Inside the ring’s lumen, amphipathic helices from each monomer align to form large hydrophobic columns, enabling VIPP1 to bind and curve membranes. In vivo point mutations in these hydrophobic surfaces cause extreme thylakoid swelling under high light, indicating an essential role of VIPP1 lipid binding in resisting stress-induced damage. Our study provides a structural basis for understanding how the oligomerization of VIPP1 drives the biogenesis of thylakoid membranes and protects these life-giving membranes from environmental stress.

Abstract The awn, a needle-like structure extending from the tip of the lemma in grass species, plays a role in environmental adaptation and fitness. In some crops, awns appear to have been eliminated during domestication. Although numerous genes involved in awn development have been identified, several dominant genes that eliminate awns are also known to exist. For example, in sorghum ( Sorghum bicolor ), the dominant awn inhibiting gene has been known since 1921; however, its molecular features remain uncharacterized. In this study, we conducted quantitative trait locus analysis and a genome-wide association study of awn-related traits in sorghum and identified DOMINANT AWN INHIBITOR ( DAI ), which encodes the ALOG family protein on chromosome 3. DAI appeared to be present in most awnless sorghum cultivars, likely because of its effectiveness. Detailed analysis of the ALOG protein family in cereals revealed that DAI originated from duplication of its twin paralog ( DAI ori ) on chromosome 10. Observations of immature awns in near-isogenic lines revealed that DAI inhibits awn elongation by suppressing both cell proliferation and elongation. We also found that only DAI gained a novel function to inhibit awn elongation through an awn-specific expression pattern distinct from that of DAI ori . Interestingly, heterologous expression of DAI with its own promoter in rice inhibited awn elongation in the awned cultivar Kasalath. We found that DAI originated from gene duplication, providing an interesting example of gain-of-function that occurs only in sorghum but shares its functionality with rice and sorghum.

Photosynthesis is one of the most important reactions for sustaining our environment. Photosystem II (PSII) is the initial site of photosynthetic electron transfer by water oxidation. Light in excess, however, causes the simultaneous production of reactive oxygen species (ROS), leading to photo-oxidative damage in PSII. To maintain photosynthetic activity, the PSII reaction center protein D1, which is the primary target of unavoidable photo-oxidative damage, is efficiently degraded by FtsH protease. In PSII subunits, photo-oxidative modifications of several amino acids such as Trp have been indeed documented, whereas the linkage between such modifications and D1 degradation remains elusive. Here, we show that an oxidative post-translational modification of Trp residue at the N-terminal tail of D1 is correlated with D1 degradation by FtsH during high-light stress. We revealed that Arabidopsis mutant lacking FtsH2 had increased levels of oxidative Trp residues in D1, among which an N-terminal Trp-14 was distinctively localized in the stromal side. Further characterization of Trp-14 using chloroplast transformation in Chlamydomonas indicated that substitution of D1 Trp-14 to Phe, mimicking Trp oxidation enhanced FtsH-mediated D1 degradation under high light, although the substitution did not affect protein stability and PSII activity. Molecular dynamics simulation of PSII implies that both Trp-14 oxidation and Phe substitution cause fluctuation of D1 N-terminal tail. Furthermore, Trp-14 to Phe modification appeared to have an additive effect in the interaction between FtsH and PSII core in vivo. Together, our results suggest that the Trp oxidation at its N-terminus of D1 may be one of the key oxidations in the PSII repair, leading to processive degradation by FtsH. Competing Interest Statement The authors have no conflict of interest, financial or otherwise, in relation to this study Impact Statement Oxidative modification of Tryptophan residues in the reaction center protein D1 may be a key to drive the Photosystem II repair, likely enhancing accessibility of FtsH protease to D1.

Interstitial lung diseases (ILDs) are a heterogeneous group of disorders, a subset of which develop progressive pulmonary fibrosis (PPF). There is little information on the epidemiology and treatment of PPFs in Japan. This retrospective cohort study estimated the incidence probability of progression to PPFs in patients with fibrosing ILDs other than idiopathic pulmonary fibrosis in a real-world Japanese setting. Management procedures and treatment patterns were also quantified. Data were extracted from the Medical Data Vision database from 01-Jan-2012 to 28-May-2020, comprising a 6.91-year patient identification period, 1-year pre-index period, and post-index period. The primary outcome was the cumulative incidence probability of progression to PPF up to 24 months. Subgroup analyses were performed by the presence/absence of connective tissue disease-ILD and by pre-specified ILD clinical diagnosis. Of the 34,960 eligible patients (mean age: 71.1 years, males: 52.5%), 14,580 (41.7%) progressed to PPF. The 24-month incidence probability of progression to PPF was 39.5%. A relatively comparable percentage of patients progressed across all ILD subtypes. Oral corticosteroids and tacrolimus were the most common therapies during the pre- and post-index periods. Treatment rates were very low in the post-index period. This is the first claims database study to estimate the incidence probability of progression to PPF in Japan. Progression appeared common in patients with chronic fibrosing ILDs, with comparable percentages of patients across all subtypes developing PPF at 2 years. Future studies should assess the impact of regular monitoring and early intervention on treating fibrotic ILDs and preventing progression.

Abstract Mitochondria and plastids, originated as ancestral endosymbiotic bacteria, contain their own DNA sequences. These organelle DNAs (orgDNAs) are, despite the limited genetic information they contain, an indispensable part of the genetic systems but exist as multiple copies, making up a substantial amount of total cellular DNA. Given this abundance, orgDNA is known to undergo tissue-specific degradation in plants. Previous studies have shown that the exonuclease DPD1, conserved among seed plants, degrades orgDNAs during pollen maturation and leaf senescence in Arabidopsis . However, tissue-specific orgDNA degradation was shown to differ among species. To extend our knowledge, we characterized DPD1 in rice in this study. We created a genome-edited (GE) mutant in which OsDPD1 and OsDPD1-like were inactivated. Characterization of this GE plant demonstrated that DPD1 was involved in pollen orgDNA degradation, whereas it had no significant effect on orgDNA degradation during leaf senescence. Comparison of transcriptomes from wild-type and GE plants with different phosphate supply levels indicated that orgDNA had little impact on the phosphate starvation response, but instead had a global impact in plant growth. In fact, the GE plant showed lower fitness with reduced grain filling rate and grain weight in natural light conditions. Taken together, the presented data reinforce the important physiological roles of orgDNA degradation mediated by DPD1.