Abstract Previous therapeutic attempts to deplete cancer-associated fibroblasts (CAFs) or inhibit their proliferation in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) were not successful in mice or patients. Thus, CAFs may be tumor suppressive or heterogeneous, with distinct cancer-restraining and -promoting CAFs (rCAFs and pCAFs, respectively). Here, we show that induced expression of the glycosylphosphatidylinositol-anchored protein Meflin, a rCAF-specific marker, in CAFs by genetic and pharmacological approaches improved the chemosensitivity of mouse PDAC. A chemical library screen identified Am80, a synthetic, non-natural retinoid, as a reagent that effectively induced Meflin expression in CAFs. Am80 administration improved the sensitivity of PDAC to chemotherapeutics, accompanied by increases in tumor vessel area and intratumoral drug delivery. Mechanistically, Meflin was involved in the suppression of tissue stiffening by interacting with lysyl oxidase to inhibit its collagen crosslinking activity. These data suggested that modulation of CAF heterogeneity may represent a strategy for PDAC treatment.

Casein kinase 1 (CK1) is an evolutionarily conserved protein kinase among eukaryotes. Studies on yeast, fungi, and animals have revealed that CK1 plays roles in divergent biological processes. By contrast, the collective knowledge regarding the biological roles of plant CK1 lags was behind those of animal CK1. One of reasons for this is that plants have more multiple genes encoding CK1 than animals. To accelerate the research for plant CK1, a strong CK1 inhibitor that efficiently inhibits multiple members of CK1 proteins in vivo (in planta) is required. Here, we report a novel strong CK1 inhibitor of Arabidopsis (AMI-331). Using a circadian period-lengthening activity as estimation of the CK1 inhibitor effect in vivo, we performed a structure-activity relationship (SAR) study of PHA767491 (1,5,6,7-tetrahydro-2-(4-pyridinyl)-4H-pyrrolo[3,2-c]pyridin-4-one hydrochloride), a potent CK1 inhibitor of Arabidopsis, and found that PHA767491 analogues bearing a propargyl group at the pyrrole nitrogen atom (AMI-212) or a bromine atom at the pyrrole C3 position (AMI-23) enhance the period-lengthening activity. The period lengthening activity of a hybrid molecule of AMI-212 and AMI-23 (AMI-331) is about 100-fold stronger than that of PHA767491. An in vitro assay indicated a strong inhibitory activity of CK1 kinase by AMI-331. Also, affinity proteomics using an AMI-331 probe showed that targets of AMI-331 are mostly CK1 proteins. As such, AMI-331 is a strong potent CK1 inhibitor that shows promise in the research of CK1 in plants.

Abstract Cell division is essential for growth and development and involves events such as spindle assembly, chromosome separation, and cell plate formation. In plants, the tools used to control these events at the desired time are still poor because the genetic approach is ineffective owing to a high redundancy and lethality, as well as harmful side effects. Accordingly, we screened cell division-affecting compounds, with a focus on Arabidopsis thaliana zygotes, which individually develop in maternal ovules; the cell division was reliably traceable without time-lapse observations. We then identified the target events of the identified compounds using tobacco BY-2 cells for live-cell imaging and proteomics. As a result, we isolated two compounds, PD-180970 and PP2. PD-180970 disrupts microtubule (MT) organization and, thus, nuclear separation, presumably by inhibiting MT-associated proteins (MAP70). PP2 affected class II Kinesin-12 localization at the phragmoplast emerging site and impaired cytokinesis. Moreover, neither chemical caused irreversible damage to viability but they were effective in multiple plant species such as cucumber ( Cucumis sativus ) and moss ( Physcomitrium patens ). We propose that the combination of chemical screening based on Arabidopsis zygotes and target event specification focusing on tobacco BY-2 cells can be used to effectively identify novel tools and transiently control specific cell division events that are conserved in diverse plant species.

The Raf-like protein kinase ARK previously identified in the moss Physcomitrella patens acts as an upstream regulator of subgroup III SnRK2, the key regulator of abscisic acid (ABA) and abiotic stress responses. However, the mechanisms underlying activation of ARK by ABA and abiotic stress for the regulation of SnRK2 including the role of ABA receptor-associated group A PP2C (PP2C-A) are not understood. We identified Ser1029 as the phosphorylation site in the activation loop of ARK, which provided a possible mechanism for regulation of its activity. Analysis of transgenic ark lines expressing ARK-GFP with Ser1029-to-Ala mutation indicated that this replacement causes reductions in ABA-induced gene expression, stress tolerance and SnRK2 activity. Immunoblot analysis using an anti-phosphopeptide antibody indicated that ABA treatments rapidly stimulate Ser1029 phosphorylation in wild type. The phosphorylation profile of Ser1029 in ABA-hypersensitive ppabi1 lacking PP2C-A was similar to that in wild type, whereas little Ser1029 phosphorylation was observed in ABA-insensitive ark missense lines. Furthermore, newly isolated ppabi1 ark lines showed ABA-insensitive phenotypes similar to those of ark lines. These results indicate that ARK is a primary activator of SnRK2, preceding negative regulation by PP2C-A in bryophytes, which provides a prototypal mechanism for ABA and abiotic stress-responses in embryophytes.

The ability to artificially attach lipids to specific intracellular protein targets would be a valuable approach for controlling protein localization and function in cells. We recently devised a chemogenetic method in which a SNAP-tag fusion protein can be translocated from the cytoplasm to the plasma membrane by post-translationally and covalently conjugating a synthetic lipopeptide in cells. However, the first-generation system lacked general applicability. Herein, we present an improved synthetic lipidation system that enables efficient plasma membrane translocation of SNAP-tag fusion proteins in cells. This second-generation system is now applicable to the control of various cell-signaling molecules, offering a new and useful research tool in chemical biology and synthetic biology.### Competing Interest StatementT.Y., S.S., and S.T. are co-inventors on Japan patent application No. 2020-030868 that includes the mDc motif described in this paper. Other authors declare no competing interests.