SUMMARY Germ granules, condensates of phase-separated RNA and protein, are essential for germline development, but how these molecules are organized within the granules and whether such an organization is relevant for germ cell fate is unclear. Combining three-dimensional in vivo structural and functional analyses, we study the dynamic spatial organization of molecules within zebrafish germ granules. We find that the vertebrate-specific Dead end protein is essential for positioning nanos3 RNA at the condensates’ periphery, where ribosomes are located. Without Dead end, or when translation is inhibited, nanos3 RNA translocates into granule interiors, far from the ribosomes’ location. These findings reveal the molecular mechanisms controlling the spatial organization of RNA within the phase-separated organelle and the importance of subgranule RNA localization for preserving germ cell totipotency.

Abstract During their infective stages, hookworms release excretory-secretory (E-S) products, including small molecules and proteins, to help evade and suppress the host’s immune system. Small molecules found in E-S products of mammalian hookworms include nematode derived metabolites like ascarosides, which are composed of the sugar ascarylose linked to a fatty acid side chain. Ascarosides play vital roles in signaling, development, reproduction, and survival. The most abundant proteins found in hookworm E-S products are members of the protein family known as Ancylostoma secreted protein (ASP). ASP belongs to the SCP/TAPS (sperm-coating protein / Tpx / antigen 5 / pathogenesis related-1 / Sc7) superfamily of proteins, members of which have previously been shown to bind to eicosanoids and fatty acids. These molecules are structurally similar to the fatty acid moieties of ascarosides. The objective of this study was to determine if the hookworm ASP; N. americanus Ancylostoma secreted protein 2 ( Na -ASP-2) binds to the ascarosides or their fatty acid moieties. We describe investigations of our hypothesis that there is a functional relationship between the major secreted proteins and signaling small molecules found in hookworm E-S products. To accomplish this, several ascarosides and their fatty acid moieties were synthesized and tested for in vitro binding to Na -ASP-2 using a ligand competition assay and microscale thermophoresis. Our results reveal that the fatty acid moieties of the ascarosides, bind specifically to the palmitic acid binding cavity of Na -ASP-2. Additionally, ascr#3, an ascaroside that is present in mammalian hookworm E-S products binds to the palmitic acid binding cavity of Na -ASP-2, whereas oscr#10 which is not found in hookworm E-S products does not bind. Future studies are required to determine the structural basis of ascaroside binding by Na -ASP-2 and to understand the physiological significance of these observations.

Abstract The epithelial-mesenchymal transition (EMT) imparts properties of cancer stem-like cells, including resistance to frequently used chemotherapy, necessitating the identification of molecules that induce cell death specifically in stem-like cells with EMT properties. Herein, we demonstrate that breast cancer cells enriched for EMT features are more sensitive to cytotoxicity induced by ophiobolin A (OpA), a sesterterpenoid natural product. Using a model of experimentally induced EMT in human mammary epithelial (HMLE) cells, we show that EMT is both necessary and sufficient for OpA sensitivity. Moreover, prolonged, sub-cytotoxic exposure to OpA is sufficient to reduce migration, sphere formation, and resistance to doxorubicin. OpA is well-tolerated in mice and treatment with OpA alone reduces tumor burden. These data identify a driver of EMT-driven cytotoxicity with significant potential for use either in combination with standard chemotherapy or for tumors enriched for EMT features.

This study explored, for the first time, the antioxidant (total antioxidant content, reducing power, ferric ion reducing antioxidant power, hydroxyl radical scavenging, ferrous ion-chelating assays), anti-tyrosinase, anti-inflammatory properties, and hepatoprotective effect in HepG2 cell lines of

Germ granules, condensates of phase-separated RNA and protein, are organelles essential for germline development in different organisms The patterning of the granules and its relevance for germ cell fate are not fully understood. Combining three-dimensional in vivo structural and functional analyses, we study the dynamic spatial organization of molecules within zebrafish germ granules. We find that localization of RNA molecules to the periphery of the granules, where ribosomes are localized depends on translational activity at this location. In addition, we find that the vertebrate-specific Dead end (Dnd1) protein is essential for nanos3 RNA localization at the condensates' periphery. Accordingly, in the absence of Dnd1, or when translation is inhibited, nanos3 RNA translocates into the granule interior, away from the ribosomes, a process that is correlated with loss of germ cell fate. These findings highlight the relevance of sub-granule compartmentalization for posttranscriptional control, and its importance for preserving germ cell totipotency.

Abstract Catalytic promiscuity is the coincidental ability to catalyze non-biological reactions in the same active site as the native biological reaction. Several lines of evidence show that catalytic promiscuity plays a role in the evolution of new enzyme functions. Thus, studying catalytic promiscuity can help identify structural features that predispose an enzyme to evolve new functions. This study identifies such a pre-adaptive residue in an N -succinylamino acid racemase/ o -succinylbenzoate synthase (NSAR/OSBS) enzymes from the NSAR/OSBS subfamily. Previously, we identified a point mutation, R266Q, in the catalytically promiscuous Amycolatopsis sp. T-1-60 NSAR/OSBS that has a deleterious effect on NSAR activity with a lesser effect on OSBS activity (Truong et al ., in preparation). We demonstrated that R266 was a pre-adaptive feature that enabled the emergence and evolution of NSAR activity in AmyNSAR/OSBS. We examined the role of the residue R266 in the evolution of NSAR activity by examining the effects of the single substitution R266Q in other members of the NSAR/OSBS subfamily including Enterococcus faecalis NSAR/OSBS, Roseiflexus castenholzii NSAR/OSBS, Lysinibacillus varians NSAR/OSBS, and Listeria innocua NSAR/OSBS, which have been previously characterized to carry out both OSBS and NSAR activities efficiently. RcNSAR/OSBS, LvNSAR/OSBS, EfNSAR/OSBS, and LiNSAR/OSBS are 49, 48, 32, and 28% identical, respectively, to AmyNSAR/OSBS. We found that while the R266Q mutation decreases NSAR activity more than OSBS activity, as expected, in most NSAR/OSBS members, the differential effects of the R266Q substitution on NSAR and OSBS activities are not as striking as observed in AmyNSAR/OSBS. In some homologs, the R266Q mutation has very deleterious effects on both OSBS and NSAR activities. Furthermore, the mutation unexpectedly decreases OSBS activity more than NSAR activity in LiNSAR/OSBS. Thus, the effects of R266Q on NSAR and OSBS activities depend on differences in sequence context between members of the NSAR/OSBS subfamily, demonstrating the complex role of epistasis in the evolution of NSAR activity in the NSAR/OSBS subfamily.

Small-molecule compounds that elicit mRNA-selective translation repression have attracted interest due to their potential for expansion of druggable space. However, only limited examples have been reported to date. Here, we show that pateamine A (PatA) represses translation in an mRNA-selective manner by clamping eIF4A, a DEAD-box RNA-binding protein, on GNG motifs. Through a systematic comparison of multiple eIF4A inhibitors by ribosome profiling, we found that PatA has unique mRNA selectivity in translation repression. Unbiased Bind-n-Seq revealed that PatA-targeted eIF4A exhibits a sequence preference for GNG motifs in an ATP-independent manner. This unusual RNA binding sterically hinders scanning by 40S ribosomes. In silico simulation, combination of classical molecular dynamics simulation and quantum chemical calculation, and the subsequent development of an inactive PatA derivative revealed that the positive charge of the tertiary amine on the trienyl arm induces G selectivity. Moreover, we identified DDX3, another DEAD-box protein, as an alternative target of PatA, showing the same effect as on eIF4A. Our results provide an example of the sequence-selective anchoring of RNA-binding proteins and mRNA-selective inhibition of protein synthesis by small-molecule compounds.

Current antifungal treatment options are plagued with rapidly increasing occurrence of resistance, high degree of toxicity and a limited spectrum of activity. The need to develop a novel antifungal with a unique target, wider spectrum of activity, and reduced toxicity to the host, is urgent. We have identified and characterized one such compound named occidiofungin that is produced by the soil bacterium Burkholderia contaminans MS14. This study identifies the primary cellular target of the antifungal, which was determined to be actin. Actin binding metabolites are generally characterized by their ability to inhibit polymerization or depolymerization of actin filaments, which presumably accounts for their severe toxicity. Occidiofungin, instead, has a subtler effect on actin dynamics that triggers apoptotic cell death. We were able to demonstrate the effectiveness of the antifungal in treating a vulvovaginal yeast infection in a murine model. This discovery puts occidiofungin in a unique class of actin-binding antifungal compounds with minimal reported toxicity to the host. The results of this study are important for the development of a novel class of antifungals that could fill the existing gap in treatment options for fungal infections.