The first cleavage of C. elegans is asymmetric, generating daughter cells with different sizes, cytoplasmic components, and fates. Mutations in the par-1 gene disrupt this asymmetry. We report here that par-1 encodes a putative Ser/Thr kinase with similarity to kinases from yeasts and mammals. Two strong alleles have mutations in the kinase domain, suggesting that kinase activity is essential for par-1 function. PAR-1 protein is localized to the posterior periphery of the zygote and is distributed in a polar fashion preceding the asymmetric divisions of the germline lineage. Because PAR-1 distribution in the germline correlates with the distribution of germline-specific P granules, it is possible that PAR-1 functions in germline development as well as in establishing embryonic polarity.

The par-3 gene is required for establishing polarity in early C. elegans embryos. Embryos from par-3 homozygous mothers show defects in segregation of cytoplasmic determinants and in positioning of the early cleavage spindles. We report here that the PAR-3 protein is asymmetrically distributed at the periphery of the zygote and asymmetrically dividing blastomeres of the germline lineage. The PAR-3 distribution is roughly the reciprocal of PAR-1, another protein required for establishing embryonic polarity in C. elegans. Analysis of the distribution of PAR-3 and PAR-1 in other par mutants reveals that par-2 activity is required for proper localization of PAR-3 and that PAR-3 is required for proper localization of PAR-1. In addition, the distribution of the PAR-3 protein correlates with differences in cleavage spindle orientation and suggests a mechanism by which PAR-3 contributes to control of cleavage pattern.

Summary Initiation and maintenance of infection by mycobacteria in susceptible hosts are not well understood. A screen of Mycobacterium marinum transposon mutant library led to isolation of eight mutants that failed to cause haemolysis, all of which had transposon insertions in genes homologous to a region between Rv3866 and Rv3881c in Mycobacterium tuberculosis , which encompasses RD1 ( Rv3871–Rv3879c ), a known virulence gene cluster. The M. marinum mutants showed decreased virulence in vivo and failed to secrete ESAT‐6, like M. tuberculosis RD1 mutants . M. marinum mutants in genes homologous to Rv3866‐Rv3868 also failed to accumulate intracellular ESAT‐6, suggesting a possible role for those genes in synthesis or stability of the protein. These transposon mutants and an ESAT‐6 / CFP‐10 deletion mutant all showed reduced cytolysis and cytotoxicity to macrophages and significantly decreased intracellular growth at late stages of the infection only when the cells were infected at low multiplicity of infection, suggesting a defect in spreading. Direct evidence for cell‐to‐cell spread by wild‐type M. marinum was obtained by microscopic detection in macrophage and epithelial monolayers, but the mutants all were defective in this assay. Expression of M. tuberculosis homologues complemented the corresponding M. marinum mutants, emphasizing the functional similarities between M. tuberculosis and M. marinum genes in this region that we designate extRD1 (extended RD1). We suggest that diminished membranolytic activity and defective spreading is a mechanism for the attenuation of the extRD1 mutants. These results extend recent findings on the genomic boundaries and functions of M. tuberculosis RD1 and establish a molecular cellular basis for the role that extRD1 plays in mycobacterial virulence. Disruption of the M. marinum homologue of Rv3881c , not previously implicated in virulence, led to a much more attenuated phenotype in macrophages and in vivo , suggesting that this gene plays additional roles in M. marinum survival in the host.

Abstract Asymmetric cell division (ACD), which produces two daughters with different fates, is fundamental for generating cellular diversity. In the developing embryos of both invertebrates and vertebrates, asymmetrically dividing progenitors generate daughter cells with differential activity of Notch signaling 1–7 , a key regulator of cell fate decisions 8,9 . The cell polarity regulator Par-3 is critical for establishing this Notch asymmetry 1,4,6 , but the underlying mechanisms are not understood. Here, employing in vivo time-lapse imaging in the developing zebrafish forebrain during the mitotic cycle of radial glia, the principal vertebrate neural stem cells 10,11 , we show that during ACD, endosomes containing the Notch ligand Delta D (Dld) undergo convergent movement toward the cleavage plane, followed by preferential segregation into the posterior (and subsequently basal) Notch hi daughter. This asymmetric segregation requires the activity of Par-3 and the dynein motor complex. Employing label-retention expansion microscopy, we further detect Par-3 in the cytosol in association with the dynein light intermediate chain 1 (DLIC1) on Dld endosomes, suggesting a direct involvement of Par-3 in dynein-mediated polarized transport of Notch signaling endosomes. Our data reveal an unanticipated mechanism by which Par-3 regulates cell fate decision by directly polarizing Notch signaling components during ACD.

ABSTRACT Genomic amplification of the distal portion of chromosome 3q, which encodes a number of oncogenic proteins, is one of the most frequent chromosomal abnormalities in malignancy. Here we functionally characterise a non-protein product of the 3q region, the long noncoding RNA (lncRNA) PLANE, which is upregulated in diverse cancer types through copy number gain as well as E2F1-mediated transcriptional activation. PLANE forms an RNA-RNA duplex with the nuclear receptor co-repressor 2 (NCOR2) pre-mRNA at intron 45, binds to heterogeneous ribonucleoprotein M (hnRNPM) and facilitates the association of hnRNPM with the intron, thus leading to repression of the alternative splicing (AS) event generating NCOR2-202, a major protein-coding NCOR2 AS variant. In consequence, PLANE promotes cancer cell proliferation and tumorigenicity and its upregulation is associated with poor patient outcomes. These results uncover the function and regulation of PLANE and suggest that PLANE may constitute a therapeutic target in the pan-cancer context.

Abstract The coordination between actin and microtubule network is crucial, yet our understanding of the underlying mechanisms remains limited. In this study, we used travelling waves in the cell cortex to characterize the collective dynamics of cytoskeletal networks. Our findings show that Cdc42 and F-BAR-dependent actin waves in mast cells are mainly driven by formin-mediated actin polymerization, with the microtubule-binding formin FH2 domain-containing protein 1 (FHDC1) identified as an early regulator. The depolymerization of microtubules coincides with the nucleation of actin waves, and the concurrent release of FHDC1 from microtubule is required for actin waves. Lastly, we show the importance of the actin-microtubule linkage mediated by FHDC1 in crucial cellular processes such as cell division and migration. Our data provided molecular insights into the nucleation mechanisms of actin waves and uncover an antagonistic interplay between microtubule and actin polymerization in their collective dynamics.

Abstract Vertebrate radial glia progenitors (RGPs), the principal neural stem cells, balance self-renewal and differentiation through asymmetric cell division (ACD), during which unequal inheritance of centrosomes is observed. Mechanistically, how centrosome asymmetry leads to distinct daughter cell fate remains largely unknown. Here we find that the centrosome protein Pericentriolar Material 1 (Pcm1), asymmetrically distributed at the centrosomes, regulates polarized endosome dynamics and RGP fate. In vivo time-lapse imaging and nanoscale-resolution expansion microscopy of zebrafish embryonic RGPs detect Pcm1 on Notch ligand-containing endosomes, in a complex with the polarity regulator Par-3 and dynein motor. Loss of pcm1 disrupts endosome dynamics, with clonal analysis uncovering increased neuronal production at the expense of progenitors. Pcm1 facilitates an exchange of Rab5b (early) for Rab11a (recycling) endosome markers and promotes the formation of Par-3 and dynein macromolecular complexes on recycling endosomes. Finally, in human-induced pluripotent stem cell-derived brain organoids, PCM1 shows asymmetry and co-localization with PARD3 and RAB11A in mitotic neural progenitors. Our data reveal a new mechanism by which centrosome asymmetry is conveyed by Pcm1 to polarize endosome dynamics and Notch signaling in regulating ACD and progenitor fate.