Abstract MicroRNA-34a (miR-34a) is a transcriptional target of p53 that is down-regulated in some cancer cell lines. We studied the expression, targets, and functional effects of miR-34a in brain tumor cells and human gliomas. Transfection of miR-34a down-regulated c-Met in human glioma and medulloblastoma cells and Notch-1, Notch-2, and CDK6 protein expressions in glioma cells. miR-34a expression inhibited c-Met reporter activities in glioma and medulloblastoma cells and Notch-1 and Notch-2 3′-untranslated region reporter activities in glioma cells and stem cells. Analysis of human specimens showed that miR-34a expression is down-regulated in glioblastoma tissues as compared with normal brain and in mutant p53 gliomas as compared with wild-type p53 gliomas. miR-34a levels in human gliomas inversely correlated to c-Met levels measured in the same tumors. Transient transfection of miR-34a into glioma and medulloblastoma cell lines strongly inhibited cell proliferation, cell cycle progression, cell survival, and cell invasion, but transfection of miR-34a into human astrocytes did not affect cell survival and cell cycle status. Forced expression of c-Met or Notch-1/Notch-2 transcripts lacking the 3′-untranslated region sequences partially reversed the effects of miR-34a on cell cycle arrest and cell death in glioma cells and stem cells, respectively. Also, transient expression of miR-34a in glioblastoma cells strongly inhibited in vivo glioma xenograft growth. Together, these findings represent the first comprehensive analysis of the role of miR-34a in gliomas. They show that miR-34a suppresses brain tumor growth by targeting c-Met and Notch. The results also suggest that miR-34a could serve as a potential therapeutic agent for brain tumors. [Cancer Res 2009;69(19):7569–76]

Abstract MicroRNAs (miRNAs) are trans-acting small regulatory RNAs that work coordinately with transcription factors (TFs) to shape the repertoires of cellular mRNA available for translation. Despite our growing knowledge of individual plant miRNAs, their global roles in gene regulatory networks remain mostly unassessed. Based on interactions reanalyzed from public databases and curated from the literature, we reconstructed an integrated miRNA network in Arabidopsis that includes 66 core TFs, 318 miRNAs, and 1712 downstream genes. We found that miRNAs occupy distinct niches and enrich miRNA-containing feed-forward loops (FFLs), particularly those in which the miRNAs are intermediate nodes. Further analyses revealed that miRNA-containing FFLs coordinate TFs located in different hierarchical layers and that intertwined miRNA-containing FFLs are associated with party and date miRNA hubs. Using the date hub MIR858A as an example, we performed detailed molecular and genetic analyses of three interconnected miRNA-containing FFLs. These analyses revealed individual functions of the selected miRNA-containing FFLs and elucidated how the date hub miRNA fulfills multiple regulatory roles. Collectively, our findings highlighted the prevalence and importance of miRNA-containing FFLs to provide new insights into the design principles and control logic of miRNA regulatory networks governing gene expression programs in plants.

ABSTRACT Plants adapt to adverse environments by turning on defense against abiotic stresses, which is mainly orchestrated by the phytohormone abscisic acid (ABA). But how ABA homeostasis is modulated to balance growth and stress responses is still largely unknown. Here we report that prior treatment of Arabidopsis seedling with high copper retardates growth but enhances draught tolerance at later stages by modulating ABA accumulation. Subsequent genetic, physiological, transcriptomic, and molecular investigations revealed that the copper responsive transcription factor SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 7 (SPL7) is a strong regulator of ABA accumulation. We showed that SPL7 is destabilized by high copper and consistently suppresses genes encoding three key oxygenases in the ABA biosynthetic pathway of land plants via binding to the GTAC copper response motifs in their promoters. These results revealed a new mechanism whereby copper availability, inversely reflected by SPL7 abundance, modulates de novo ABA biosynthesis to balance growth and drought tolerance. One-sentence summary High copper availability represses SPL7 , releasing its suppression on key ABA biosynthetic genes and leading to increased ABA accumulation that inhibits growth but enhances drought tolerance.

ABSTRACT Light-sensing seed germination is a vital process for the seed plants. A decisive event in light-induced germination is degradation of the central repressor PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR1 (PIF1). It is also known that the balance between gibberellic acid (GA) and abscisic acid (ABA) critically controls germination. But the cellular mechanisms linking PIF1 turnover to hormonal rebalancing remain elusive. Here, employing far-red light-induced Arabidopsis seed germination as the experimental system, we identified Plantacyanin (PLC) as an inhibitor of germination, which is a storage vacuole-associated blue copper protein highly expressed in mature seed and rapidly silenced during germination. Molecular analyses showed that PIF1 directly binds to the MIR408 promoter and represses miR408 accumulation, which in turn post-transcriptionally modulates PLC abundance, thus forming the PIF1-MIR408-PLC repression cascade for translating PIF1 turnover to PLC turnover during early germination. Genetic analysis, RNA-sequencing, and hormone quantification revealed that PLC is necessary and sufficient to maintain the PIF1 -mediated seed transcriptome and the low-GA-high-ABA state. Furthermore, we found that PLC domain organization and regulation by miR408 are conserved features in seed plants. These results unraveled a cellular mechanism whereby PIF1-relayed external light signals are converted through PLC-based copper mobilization into internal hormonal profiles for controlling seed germination.

Summary Epidermal growth factor receptor (EGFR) is mutated or amplified in a majority of glioblastoma (GBM), and its mutation and focal amplification correlate with a more aggressive disease course. However, EGFR-directed tyrosine kinase inhibitors (TKIs) tested to date have yielded minimal clinical benefit. Here, we report a novel covalent-binding EGFR-TKI, CM93, as a potential drug to target adult GBMs with aberrant EGFR. CM93 has extraordinary brain exposure, with a brain-to-plasma ratio greater than 20-fold at estimated steady state. While all approved EGFR-TKIs are subject to extensive efflux transporter activity, CM93 does not inhibit the P-glycoprotein (P-gp) and breast cancer resistance protein (BCRP) efflux transporters in Caco-2 cells at expected clinically relevant plasma concentrations. Equally, CM93 demonstrates moderate absorption and permeation in Caco-2 cell monolayers with efflux ratios < 2, suggesting that it is not likely a substrate of an efflux transporter. Collectively, these in vitro data may account for the dramatic increase in brain exposure over plasma as noted above. Pre-clinical efficacy studies showed that CM93 is more effective than other EGFR-TKIs in blocking the proliferation of GBM tumor cells from both patient-derived and cultured human GBM cell lines with EGFR amplification and/or EGFRvIII mutation. In addition, CM93 administered as a single agent was able to attenuate the growth of orthotopic U251-EGFRvIII xenografts and extend the survival of tumor-bearing mice in a dose-dependent manner. Moreover, CM93 inhibited EGFR phosphorylation in GBM tumors derived from a novel genetically-engineered mouse (GEM) model of GBM with EGFRvIII expression both in vitro and in vivo . CM93 also extended the survival of mice bearing orthotopic allografts of GBM. Notably, mice maintained stable body weight during treatments with increasing doses of CM93 up to 75 mg/kg per day. Together, these data suggest that CM93 is a potential EGFR-TKI well suited for the treatment of adult GBM with mutant EGFR.