ABSTRACT Non-membrane-bound compartments such as P-bodies (PBs) and stress granules (SGs) play important roles in the regulation of gene expression following environmental stresses. We have systematically determined the protein and mRNA composition of PBs and SGs formed in response to a common stress condition imposed by glucose depletion. We find that high molecular weight (HMW) complexes exist prior to glucose depletion that may act as seeds for the further condensation of proteins forming mature PBs and SGs. Both before and after glucose depletion, these HMW complexes are enriched for proteins containing low complexity and RNA binding domains. The mRNA content of these HMW complexes is enriched for long, structured mRNAs that become more poorly translated following glucose depletion. Many proteins and mRNAs are shared between PBs and SGs including several multivalent RNA binding proteins that may promote condensate interactions during liquid-liquid phase separation. Even where the precise identity of mRNAs and proteins localizing to PBs and SGs is distinct, the mRNAs and proteins share common biophysical and chemical features that likely trigger their phase separation.

SUMMARY Integration of signalling downstream of individual receptor tyrosine kinases (RTKs) is crucial to fine tune cellular homeostasis during development and in pathological conditions, including breast cancer. However, how signalling integration is regulated and whether the endocytic fate of single receptors controls such signalling integration remains poorly elucidated. Combining quantitative phosphoproteomics and targeted assays, we generated a detailed picture of recycling-dependent fibroblast growth factor (FGF) signalling in breast cancer cells, with a focus on distinct FGF receptors (FGFRs). We discovered reciprocal priming between FGFRs and epidermal growth factor (EGF) receptor (EGFR) that is coordinated at recycling endosomes. FGFR recycling ligands induce EGFR phosphorylation on threonine 693. This phosphorylation event alters both FGFR and EGFR trafficking and primes FGFR-mediated proliferation but not cell invasion. In turn, FGFR signalling primes EGF-mediated outputs via EGFR threonine 693 phosphorylation. This reciprocal priming between distinct families of RTKs from recycling endosomes exemplifies a novel signalling integration hub where recycling endosomes orchestrate cellular behaviour. Therefore, targeting reciprocal priming over individual receptors may improve personalized therapies in breast and other cancers.

Summary Glycolysis is a fundamental metabolic pathway for glucose catabolism across biology, and glycolytic enzymes are amongst the most abundant proteins in cells. Their expression at such levels provides a particular challenge. Here we demonstrate that the glycolytic mRNAs are localized to granules in yeast and human cells. Detailed live cell and smFISH studies in yeast show that the mRNAs are actively translated in granules, and this translation appears critical for the localization. Furthermore, this arrangement is likely to facilitate the higher level organisation and control of the glycolytic pathway. Indeed, the degree of fermentation required by cells is intrinsically connected to the extent of mRNA localization to granules. On this basis, we term these granules, Core Fermentation (CoFe) granules; they appear to represent translation factories allowing high-level co-ordinated enzyme synthesis for a critical metabolic pathway.

Hypoxia stimulates metastasis in cancer and is linked to poor patient prognosis. In tumours, oxygen levels vary and hypoxic regions exist within a generally well-oxygenated tumour. However whilst the heterogeneous environment is known to contribute to metastatic progression, little is known about the mechanism by which heterogeneic hypoxia contributes to cancer progression. This is largely because existing experimental models do not recapitulate the heterogeneous nature of hypoxia. The primary effector of the hypoxic response is the transcription factor Hypoxia inducible factor 1-alpha (HIF1-alpha). HIF1-alpha is induced in response to low oxygen levels in the cellular environment. We have therefore developed a model system in which HIF1-alpha can be specifically induced within subsets of cancer cells, thus enabling us to mimic the effects of heterogeneic HIF1-alpha expression induced by heterogeneic hypoxia. We show that induction of HIF1-alpha not only recapitulates the hypoxic response in the induced cells but also results in significant changes in proliferation, gene expression and cancer stem cell production within the non-HIF1-alpha expressing population. These findings suggest that the HIF1-alpha expressing cells found within hypoxic regions may have a profound effect on the behaviour of cells within non-hypoxic regions. As these effects are likely to contribute to the subsequent progression of a tumour further investigation is required to understand this interaction.

mRNA localization serves key functions in localized protein production making it critical that the translation machinery itself is present at these locations. Here we show that translation factor mRNAs are localized to distinct granules within yeast cells. In contrast to many mRNP granules, such as P-bodies and stress granules, which contain translationally repressed mRNAs, these granules harbor translated mRNAs under active growth conditions. The granules require Pab1p for their integrity and are inherited by developing daughter cells in a She2p/ She3p dependent manner. These results point to a model where roughly half the mRNA for certain translation factors are specifically directed in granules toward the tip of the developing daughter cell where protein synthesis is most heavily required, which has particular implications for filamentous forms of growth. Such a feedforward mechanism would ensure adequate provision of the translation machinery where it is to be needed most over the coming growth cycle.