Abstract Nesocodon mauritianus (Campanulaceae) produces a blood-red nectar that has been proposed to serve as a visual attractant for pollinator visitation. Here we show that the nectar’s red color is derived from a novel alkaloid termed nesocodin. The first nectar produced is acidic and pale yellow in color, but slowly becomes alkaline before taking on its characteristic red color. Three enzymes secreted into the nectar are either necessary or sufficient for pigment production, including (1) a carbonic anhydrase that creates an alkaline environment, (2) an aryl alcohol oxidase that generates sinapaldehyde, a pigment precursor, and (3) a ferritin-like catalase that protects nesocodin from degradation by hydrogen peroxide. Our findings demonstrate how these three enzymatic activities allow for the condensation of sinapaldehyde and proline to form a novel pigment with a stable imine bond, which in turn is attractive to Phelsuma geckos, the presumed pollinators of Nesocodon . We also identify nesocodin in the red nectar of the distantly related Jaltomata herrerae and provide evidence for convergent evolution of this trait. While the overall enzymatic activities required for red pigment formation in both Nesocodon and J. herrerae nectars are identical, the associated genes encoding the enzymes are not orthologous and, in the case of the aryl alcohol oxidase, even belong to different protein families. This work cumulatively identifies a novel, convergently evolved trait in two vertebrate-pollinated species, suggesting the red pigment is selectively favored and that only a limited number of compounds are likely to underlie this adaptation. Significance Nearly 90% of flowering plants produce nectar to attract pollinators. Beyond sugars, many types of nectar solutes play important ecological roles; however, the molecular basis for the diversity of nectar composition across species is less explored. One rare trait among flowering plants is the production of colored nectar, which may function to attract and guide prospective pollinators. Our findings indicate convergent evolution of a red-colored nectar across two distantly related plant species. Behavioral data show that the red pigment attracts diurnal geckos, a presumed pollinator of one of these plants. These findings join a growing list of examples of distinct biochemical and molecular mechanisms underlying evolutionary convergence, and provide a fascinating system for testing how interactions across species drive the evolution of novel pigments in an understudied context.

Transcription and splicing of pre-messenger RNA are closely coordinated, but how this functional coupling is disrupted in human disease remains unexplored. Here, we investigated the impact of non-synonymous mutations in SF3B1 and U2AF1, two commonly mutated splicing factors in cancer, on transcription. We find that the mutations impair RNA Polymerase II (RNAPII) transcription elongation along gene bodies leading to transcription-replication conflicts, replication stress and altered chromatin organization. This elongation defect is linked to disrupted pre-spliceosome assembly due to impaired association of HTATSF1 with mutant SF3B1. Through an unbiased screen, we identified epigenetic factors in the Sin3/HDAC complex, which, when modulated, normalize transcription defects and their downstream effects. Our findings shed light on the mechanisms by which oncogenic mutant spliceosomes impact chromatin organization through their effects on RNAPII transcription elongation and present a rationale for targeting the Sin3/HDAC complex as a potential therapeutic strategy.Oncogenic mutations of SF3B1 and U2AF1 cause a gene-body RNAPII elongation defectRNAPII transcription elongation defect leads to transcription replication conflicts, DNA damage response, and changes to chromatin organization and H3K4me3 marksThe transcription elongation defect is linked to disruption of the early spliceosome formation through impaired interaction of HTATSF1 with mutant SF3B1.Changes to chromatin organization reveal potential therapeutic strategies by targeting the Sin3/HDAC pathway.

ABSTRACT Age-associated DNA methylation in blood cells convey information on health status. However, the mechanisms that drive these changes in circulating cells and their relationships to gene regulation are unknown. We identified age-associated DNA methylation sites in six purified blood borne immune cell types (naïve B, naïve CD4 + and CD8 + T cells, granulocytes, monocytes and NK cells) collected from healthy individuals interspersed over a wide age range. Of the thousand of age-associated sites, only 350 sites were differentially methylated in the same direction in all cell types and validated in an independent longitudinal cohort. Genes close to age-associated hypomethylated sites were enriched for collagen biosynthesis and complement cascade pathways, while genes close to hypermethylated sites mapped to neuronal pathways. In-silico analyses showed that in most cell types, the age-associated hypo- and hypermethylated sites were enriched for ARNT (HIF1β) and REST transcription factor motifs respectively, which are both master regulators of hypoxia response. To conclude, despite spatial heterogeneity, there is a commonality in the putative regulatory role with respect to transcription factor motifs and histone modifications at and around these sites. These features suggest that DNA methylation changes in healthy aging may be adaptive responses to fluctuations of oxygen availability.

Expression of T Cell Factor-1 (TCF1), encoded by Tcf7, regulates lineage fate decisions during T cell development. Here we demonstrate that E-proteins control the threshold of TCF1 expression required for development of T cells. E-proteins bind to five elements (EPEs) in the Tcf7 locus. The third element, EPE3, interacts directly with Tcf7 promoter in Hi-ChIP analyses, suggesting it is an active enhancer. CRISPR-ablation of EPE3 reduces TCF1 protein expression in precursor thymocytes by 2-fold and dramatically impairs development of αβ and γδ T cells. Single cell gene expression analysis identified differentiation blocks at multiple CD4-CD8- stages and subsequent transition to CD4+CD8+ stage. These data identify E-proteins and EPE3 as critical for the optimal TCF1 expression required for T cell development.

Nectar is the main reward that flowers offer to pollinators to entice repeated visitation. Cucurbita pepo (squash) is an excellent model for studying nectar biology, as it has large nectaries that produce large volumes of nectar relative to most other species. Squash is also monoecious, having both female and male flowers on the same plant, which allows comparative analyses of nectary function in one individual. Here we report the nectary transcriptomes from both female and male nectaries at four stages of floral maturation. Analysis of these transcriptomes and subsequent confirmatory experiments revealed a metabolic progression in nectaries leading from starch synthesis to starch degradation and to sucrose biosynthesis. These results are consistent with previously published models of nectar secretion and also suggest how a sucrose-rich nectar can be synthesized and secreted in the absence of active transport across the plasma membrane. Non-targeted metabolomic analyses of nectars also confidently identified 40 metabolites in both female and male nectars, with some displaying preferential accumulation in nectar of either male or female flowers. Cumulatively, this study identified gene targets for reverse genetics approaches to study nectary function, as well as previously unreported nectar metabolites that may function in plant-biotic interactions.

Base editing is a genome-editing approach that employs the CRISPR/Cas system to precisely install point mutations within the genome. A cytidine or adenosine deaminase enzyme is fused to a deactivated Cas and converts C to T or A to G, respectively. The diversified repertoire of base editors, varied in their Cas and deaminase proteins, provides a wide range of functionality. However, existing base-editors can only induce transition substitutions in a specified region determined by the base editor, thus, they are incompatible for many point mutations. Here, we present BE-FF (Base Editors Functional Finder), a novel computational tool that identifies suitable base editors to correct the translated sequence erred by a given single nucleotide variation. Even if a perfect correction of the single nucleotide variation is not possible, BE-FF detects synonymous corrections to produce the reference protein. To assess the potential of BE-FF, we analysed a database of human pathogenic point mutations and found suitable base editors for 60.9% of the transition mutations. Importantly, 19.4% of them were made possible only by synonymous corrections. Moreover, we detected 298 cases in which pathogenic mutations caused by transversions were potentially repairable by base editing via synonymous corrections, although it had been thought impractical. The BE-FF tool and the database are available at https://www.danioffenlab.com/be-ff.

SUMMARY The black nectar of Melianthus flowers is thought to serve as a visual attractant to pollinators, but the chemical identity and synthesis of the black pigment are unknown. Here we report that the black nectar contains a natural analog of iron-gall ink, which humans have used since medieval times. Specifically, dark black nectar at anthesis contains high levels of ellagic acid and iron; synthetic solutions of ellagic acid and iron(III) recapitulate the black color of the nectar. Conversely, lightly colored nectars before and after anthesis contain significantly lower levels of ellagic acid and iron, but higher levels of gallic acid. We then explored the possibility of post-secretory synthesis of ellagic acid from gallic acid. Indeed, Melianthus nectar contains a peroxidase that oxidizes gallic acid to form ellagic acid. Reactions containing the nectar peroxidase, gallic acid, hydrogen peroxide, and iron can fully recreate the black color of the nectar. Visual modeling indicates that the black color is both visible and conspicuous to birds within the context of the flower. In summary, the black nectar of Melianthus is derived from an ellagic acid-Fe complex analogous to iron-gall ink and is likely involved in the attraction of passerine bird pollinators.