Programmable nucleases have enabled rapid and accessible genome engineering in eukaryotic cells and living organisms. However, their delivery into target cells can be technically challenging when working with primary cells or in vivo. Here, we use engineered murine leukemia virus-like particles loaded with Cas9-sgRNA ribonucleoproteins (Nanoblades) to induce efficient genome-editing in cell lines and primary cells including human induced pluripotent stem cells, human hematopoietic stem cells and mouse bone-marrow cells. Transgene-free Nanoblades are also capable of in vivo genome-editing in mouse embryos and in the liver of injected mice. Nanoblades can be complexed with donor DNA for "all-in-one" homology-directed repair or programmed with modified Cas9 variants to mediate transcriptional up-regulation of target genes. Nanoblades preparation process is simple, relatively inexpensive and can be easily implemented in any laboratory equipped for cellular biology.

Significance Translational control is a cornerstone of gene-expression regulation in physiological and pathological contexts. The contribution of nonribosomal factors, including messenger RNAs (mRNAs) and mRNA-bound factors, to translational control have been extensively studied. Recently, the hypothesis of a ribosome-mediated regulation emerged, which proposes that cells produce ribosomes of different composition and displaying different translational properties. This work reveals that ribosomal RNA 2′-O-methylation can be modulated in human ribosomes, including at key functional sites for translation, and that changes in the 2′-O-methylation pattern control the intrinsic capabilities of ribosomes to translate mRNAs. This work directly demonstrates the existence of composition-modified ribosomes and their associated change in translational activity as conceptualized by the specialized ribosome concept.

Abstract Mechanisms of drug-tolerance remain poorly understood and have been linked to genomic but also to non-genomic processes. 5-fluorouracil (5-FU), the most widely used chemotherapy in oncology is associated with resistance. While prescribed as an inhibitor of DNA replication, 5-FU alters all RNA pathways. Here, we show that 5-FU treatment leads to the production of fluorinated ribosomes exhibiting altered translational activities. 5-FU is incorporated into ribosomal RNAs of mature ribosomes in cancer cell lines, colorectal xenografts, and human tumors. Fluorinated ribosomes appear to be functional, yet, they display a selective translational activity towards mRNAs depending on the nature of their 5′-untranslated region. As a result, we find that sustained translation of IGF-1R mRNA, which encodes one of the most potent cell survival effectors, promotes the survival of 5-FU-treated colorectal cancer cells. Altogether, our results demonstrate that “man-made” fluorinated ribosomes favor the drug-tolerant cellular phenotype by promoting translation of survival genes.

Abstract Human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) is a complex retrovirus which relies on alternative splicing, translational and post-translational mechanisms to produce more than 15 functional proteins from its single ∼10kb transcriptional unit. Here, we have applied ribosome profiling and nascent protein labeling at different time points during infection of CD4+ T lymphocytes to characterize the translational landscape of cellular and viral transcripts during the course of infection. Our results indicate a strong impact of viral infection on host cellular transcript levels but a modest impact on global translation rates. Analysis of ribosome profiling reads from viral transcripts reveals extensive and productive non-AUG translation of small peptides from multiple upstream open reading-frames (uORFs) located in the 5’ long terminal repeat. Remarkably, these uORFs derived peptides elicit specific T cell responses in HIV-infected individuals. uORFs are conserved among other retroviruses and, together with the TAR sequence, condition the dependency on DDX3 for efficient translation of the main viral open-reading frames.

Abstract Partial response to chemotherapy leads to disease resurgence. Upon treatment, a subpopulation of cancer cells, called drug-tolerant persistent cells, display a transitory drug tolerance that lead to treatment resistance 1,2 . Though drug-tolerance mechanisms remain poorly known, they have been linked to non-genomic processes, including epigenetics, stemness and dormancy 2–4 . 5-fluorouracil (5-FU), the most widely used chemotherapy in cancer treatment, is associated with resistance. While prescribed as an inhibitor of DNA replication, 5-FU alters all RNA pathways 5–9 . Here, we show that 5-FU treatment leads to the unexpected production of fluorinated ribosomes, exhibiting altered mRNA translation. 5-FU is incorporated into ribosomal RNAs of mature ribosomes in cancer cell lines, colorectal xenografts and human tumours. Fluorinated ribosomes appear to be functional, yet, they display a selective translational activity towards mRNAs according to the nature of their 5’-untranslated region. As a result, we found that sustained translation of IGF-1R mRNA, which codes for one of the most potent cell survival effectors, promoted the survival of 5-FU-treated colorectal cancer cells. Altogether, our results demonstrate that “man-made” fluorinated ribosomes favour the drug-tolerant cellular phenotype by promoting translation of survival genes. This could be exploited for developing novel combined therapies. By unraveling translation regulation as a novel gene expression mechanism helping cells to survive a drug-challenge, our study extends the spectrum of molecular mechanisms driving drug-tolerance.

Selenium is an essential trace element in our diet, crucial for the composition of human selenoproteins, which include 25 genes such as glutathione peroxidases and thioredoxin reductases. The regulation of the selenoproteome primarily hinges on the bioavailability of selenium, either from dietary sources or cell culture media. This selenium-dependent control follows a specific hierarchy, with “housekeeping” selenoproteins maintaining constant expression while “stress-regulated” counterparts respond to selenium level fluctuations. This study investigates the variability in fetal bovine serum (FBS) selenium concentrations among commercial batches and its effects on the expression of specific stress-related cellular selenoproteins. Despite the limitations of our study, which exclusively used HEK293 cells and focused on a subset of selenoproteins, our findings highlight the substantial impact of serum selenium levels on selenoprotein expression, particularly for GPX1 and GPX4. The luciferase reporter assay emerged as a sensitive and precise method for evaluating selenium levels in cell culture environments. While not exhaustive, this analysis provides valuable insights into selenium-mediated selenoprotein regulation, emphasizing the importance of serum composition in cellular responses and offering guidance for researchers in the selenoprotein field.

ABSTRACT Optogenetics enables genome manipulations with high spatiotemporal resolution, opening exciting possibilities for fundamental and applied biological research. Here, we report the development of LiCre, a novel light-inducible Cre recombinase. LiCre is made of a single flavin-containing protein comprising the asLOV2 photoreceptor domain of Avena sativa fused to a Cre variant carrying destabilizing mutations in its N-terminal and C-terminal domains. LiCre can be activated within minutes of illumination with blue light, without the need of additional chemicals. When compared to existing photoactivatable Cre recombinases based on two split units, LiCre displayed faster and stronger activation by light as well as a lower residual activity in the dark. LiCre was efficient both in yeast, where it allowed us to control the production of β -carotene with light, and in human cells. Given its simplicity and performances, LiCre is particularly suited for fundamental and biomedical research, as well as for controlling industrial bioprocesses.

Abstract Programmable nucleases have enabled rapid and accessible genome engineering in eukaryotic cells and living organisms. However, their delivery into target cells can be technically challenging when working with primary cells or in vivo . Using engineered murine leukemia virus-like particles loaded with Cas9/sgRNA ribonucleoproteins (“Nanoblades”), we were able to induce efficient genome-editing in cell lines and primary cells including human induced pluripotent stem cells, human hematopoietic stem cells and mouse bone-marrow cells. Transgene-free Nanoblades were also capable of in vivo genome-editing in mouse embryos and in the liver of injected mice. Nanoblades can be complexed with donor DNA for “all-in-one” homology-directed repair or programmed with modified Cas9 variants to mediate transcriptional up-regulation of target genes. Nanoblades preparation process is simple, relatively inexpensive and can be easily implemented in any laboratory equipped for cellular biology.

Objective: Many severe acute respiratory infections are caused by viral pathogens, and viruses are responsible for a large number of deaths worldwide. Among the most common respiratory viruses are the influenza A virus (IAV) and, more recently, the SARS-CoV-2 that emerged in 2019 and caused the most significant human pandemic of the beginning of the 21st century. Both IAV and SARS-CoV-2 share clinical features and a common transmission route through the emission of viral particles via aerosols and droplets. These penetrate the host after entry from the nose and mouth or an indirect mode of transmission via contact contamination of different media. These facts prompted us to investigate the possibility of designing a soft cream with a virucidal activity targeted against IAV and SARS-CoV-2. Methods: We first investigated the action of chemical compounds known to have antiviral properties such as cyclodextrin, or algae extracts containing sulfated polysaccharides, on cultured cells infected with lentiviral viral particles pseudotyped (VP) with either proteins HA (hemagglutinin) and NA (neuraminidase) from IAV or the G protein from the vesicular stomatitis virus or spike-bearing particles in order to select molecules with antiviral activities in human embryonic kidney (HEK293T) cells. Results: Our results show that some cyclodextrin-containing creams can significantly reduce the stability of HANA- and spike-bearing particles when they are applied prior to challenge with a viral inoculum on skin. Conclusions: We observed some specificities of these creams towards either IAV or SARS-CoV-2, indicating that the neutralization of viral activity is correlated with the mechanism of receptor interaction and entry of these two pathogens.