In cancer treatment, the recurrent challenge of inducing apoptosis through conventional therapeutic modalities, often thwarted by therapy resistance, emphasizes the critical need to explore alternative cell death pathways. Ferroptosis, an iron-dependent form of regulated cell death triggered by the lethal accumulation of lipid peroxides on cellular membranes, has emerged as one such promising frontier in oncology. Induction of ferroptosis not only suppresses tumor growth but also holds potential for augmenting immunotherapy responses and surmounting resistance to existing cancer therapies. This review navigates the role of ferroptosis in tumor suppression. Furthermore, we delve into the complex role of ferroptosis within the tumor microenvironment and its interplay with antitumor immunity, offering insights into the prospect of targeting ferroptosis as a strategic approach in cancer therapy.

ABSTRACT Liver transplantation (LT) is the standard therapy for patients with end-stage liver disease. Although LT technology has markedly progressed in recent decades, early allograft dysfunction (EAD) exacerbates the current organ shortage and impacts the prognosis of recipients. However, understanding of cellular characteristics and molecular events contributing to EAD is limited. Here, a large single-cell transcriptomic atlas of transplanted livers collected from four patients is constructed, including 58,243 cells, which are classified into 14 cell types and 29 corresponding subtypes with known markers, including liver parenchymal cells and non-parenchymal cells with different cell states. Compared to the pre-LT livers, graft remodeling is noted in the post-LT livers, with marked changes in several immune cells in either cell ratios or cell states. More importantly, an EAD-associated pathogenic cellular module is identified, consisting of mucosal-associated invariant T (MAIT) cells, granzyme B (GZMB) + granzyme K (GZMK) + natural killer (NK) cells, and S100A12 + neutrophils, all of which are elevated in EAD patient after LT. This cellular module is also verified in two independent datasets. Collectively, these results reveal the cellular characteristics of transplanted livers and the EAD-associated pathogenic cellular module at the single-cell level, offering new insights into the EAD occurrence after LT.

ABSTRACT Cas12f, also known as Cas14, is an exceptionally small type V-F CRISPR-Cas nuclease that is roughly half the size of comparable nucleases of this type. To reveal the mechanisms underlying substrate recognition and cleavage, we determined the cryo-EM structures of the Cas12f-sgRNA-target DNA and Cas12f-sgRNA complexes at 3.1 Å and 3.9 Å, respectively. An asymmetric Cas12f dimer is bound to one sgRNA for recognition and cleavage of dsDNA substrate with a T-rich PAM sequence. Despite its dimerization, Cas12f adopts a conserved activation mechanism among the type V nucleases which requires coordinated conformational changes induced by the formation of the crRNA-target DNA heteroduplex, including the close-to-open transition in the lid motif of the RuvC domain. Only one RuvC domain in the Cas12f dimer is activated by substrate recognition, and the substrate bound to the activated RuvC domain is captured in the structure. Structure-assisted truncated sgRNA, which is less than half the length of the original sgRNA, is still active for target DNA cleavage. Our results expand our understanding of the diverse type V CRISPR-Cas nucleases and facilitate potential genome editing applications using the miniature Cas12f.

ABSTRACT The type V-K CRISPR-Cas system, featured by Cas12k effector with a naturally inactivated RuvC domain and associated with Tn7-like transposon for RNA-guided DNA transposition, is a promising tool for precise DNA insertion. To reveal the mechanism underlying target DNA recognition, we determined a cryo-EM structure of Cas12k from cyanobacteria Scytonema hofmanni in complex with a single guide RNA (sgRNA) and a double-stranded target DNA. Coupled with mutagenesis and in vitro DNA transposition assay, our results revealed mechanisms for the recognition of the GGTT PAM sequence and the structural elements of Cas12k critical for RNA-guided DNA transposition. These structural and mechanistic insights should aid in the development of type V-K CRISPR-transposon systems as tools for genome editing.

Abstract Plant-associated bacteria play important regulatory roles in modulating plant hormone auxin levels, affecting the growth and yields of crops. A conserved auxin-degradation (adg) operon was recently identified in the Variovorax genomes, which is responsible for root growth inhibition (RGI) reversion, promoting rhizosphere colonization and root growth. However, the molecular mechanism underlying auxin degradation by Variovorax remains unclear. Here, we systematically screened Variovorax adg operon products and identified two proteins, AdgB and AdgI, that directly associate with auxin indole-3-acetic acid (IAA). Further biochemical and structural studies revealed that AdgB is a highly IAA-specific ABC transporter solute binding protein, likely involved in IAA uptake. AdgI interacts with AdgH to form a functional Rieske non-heme dioxygenase, which works in concert with a FMN-type reductase encoded by gene adgJ to transform IAA into the biologically inactive 2-oxindole-3-acetic acid (oxIAA), representing a new bacterial pathway for IAA inactivation/degradation. Importantly, incorporation of a minimum set of adgH/I/J genes could enable IAA degradation by E. coli , suggesting a promising strategy for repurposing the adg operon for IAA regulation. Together, our study identifies the key components and underlying mechanisms involved in IAA transformation by Variovorax and brings new insights into the bacterial turnover of plant hormones, which would provide the basis for potential applications in rhizosphere optimization and ecological agriculture.

Electrically conductive pili (e-pili) enable electron transport over multiple cell lengths to extracellular environments and play an important role in extracellular electron transfer (EET) of Geobacter species. To date, the studies of e-pili have mainly focused on Geobacter sulfurreducens and the closely related Geobacter metallireducens because of their developed genetic manipulation systems. We investigated the role of G. soli pili in EET by directly deleting the pilin gene, pilA, which is predicted to encode e-pili. Deletion of pilA, prevented the production of pili, resulting in poor Fe(III) oxide reduction and low current production, implying that G. soli pili is required for EET. To further evaluate the conductivity of G. soli pili compared with G. sulfurreducens pili, the pilA of G. soli was heterologously expressed in G. sulfurreducens , yielding the G. sulfurreducens strain GSP. This strain produced abundant pili with similar conductivity to the control strain that expressed native G. sulfurreducens pili, consistent with G. soli as determined by direct measurement, which suggested that G. soli pili is electrically conductive. Surprisingly, strain GSP was deficient in Fe(III) oxide reduction and current production due to the impaired content of outer-surface c-type cytochromes. These results demonstrated that heterologous pili of G. sulfurreducens severely reduces the content of outer-surface c -type cytochromes and consequently eliminates the capacity for EET, which strongly suggests an attention should be paid to the content of c -type cytochromes when employing G. sulfurreducens to heterologously express pili from other microorganisms.

Abstract Sexual and asexual reproduction is ubiquitous in eukaryotes. PI3K/AKT signaling pathway can modulate sexual reproduction in mammals. However, this signaling pathway modulating sexual and asexual reproduction in fungi is scarcely understood. SeASF1, a SeH4 chaperone, could manipulate sexual and asexual reproduction of Stemphylium eturmiunum . SeDJ-1, screened from SeΔ asf1 transcriptome, was confirmed to regulate sexual and asexual development by RNAi, of which the mechanism was demonstrated by detecting transcriptional levels and protein interactions of SeASF1, SeH4 and SeDJ-1 by qRT-PCR, and Y2H, Co-IP and Pull-down, respectively. SeASF1 coupling SeH4 bound SeDJ-1 to arouse the sexual and asexual activity. In S. eturmiunum genome, SeDJ-1 was upstream while SeGSK3 was downstream in PI3K/AKT signaling pathway. Moreover, SeDJ-1 interacted with SePI3K or SeGSK3 in vivo and in vitro . Significantly, SeDJ-1 or SePI3K could effectively stimulate sexual activity alone, but SePI3K could recover the sexual development of SiSeDJ-1. Meanwhile, SeDJ-1-M6 was a critical segment for interaction of SeDJ-1 with SePI3K. SeDJ-1-M6 played a critical role in irritating sexual reproduction in SiSePI3K, which further uncovered the regulated mechanism of SeDJ-1. Summarily, SeASF1 coupling SeH4 motivates SeDJ-1 to arouse SePI3K involved in sexual reproduction. Thus, SeASF1 can activate PI3K/AKT signaling pathway to regulate sexual and asexual development in filamentous ascomycete.

Recently, a novel two-gene bacterial defense system against phages, encoding a SIR2 NADase and a HerA translocase, has been identified. However, the molecular mechanism of the bacterial SIR2-HerA immune system remains unclear. Here, we determine the cryo-EM structures of SIR2, HerA and their complex in different functional states. The SIR2 proteins oligomerize into a dodecameric ring-shaped structure consisting of two layers of interlocked hexamers, in which each SIR2 unit exhibits an auto-inhibited conformation. Distinct from the canonical AAA+ proteins, the HerA hexamer in this antiphage system adopts a split spiral arrangement, resembling the substrate-binding state, which is stabilized by a unique C-terminal extension. SIR2 and HerA proteins assemble into a ~ 1.1 MDa torch-shaped complex to fight against phage infection. Importantly, disruption of the interactions between SIR2 and HerA largely abolishes the antiphage activity. Interestingly, HerA binding alters the oligomer state of SIR2, switching from a 12-mer state to a 14-mer state. On the other hand, binding of SIR2 stimulates the ATPase activity of HerA. Together, our study not only provides a structural basis for the functional communications between SIR2 and HerA proteins, but also unravels a novel concerted antiviral mechanism through nucleotide (NAD+ and ATP) depletion.