The regulation of parental genome dosage is of fundamental importance in animals and plants, exemplified by X chromosome inactivation and dosage compensation. The “triploid block” is a classical example of dosage regulation in plants that establishes a reproductive barrier between species differing in chromosome number 1,2 . This barrier acts in the endosperm, an ephemeral tissue that nurtures the developing embryo and induces the abortion of hybrid seeds through a yet unknown mechanism. Interploidy hybridizations involving diploid (2×) maternal parents and tetraploid (4×) pollen donors cause failure in endosperm cellularization, leading to embryo arrest 3 . Here we show that paternal epigenetically activated small interfering RNAs (easiRNAs) are responsible for the establishment of the triploid block-associated seed abortion in Arabidopsis thaliana . Paternal loss of the plant-specific RNA polymerase IV suppressed easiRNA formation and rescued triploid seeds by restoring small RNA-directed DNA methylation at transposable elements (TEs), correlating with reduced expression of paternally expressed imprinted genes (PEGs). We propose that excess of paternally derived easiRNAs in diploid pollen prevents establishment of DNA methylation, leading to triploid seed abortion. Our data further suggest that easiRNAs form a quantitative signal for chromosome number and their balanced dosage is required for post-fertilization genome stability and seed viability.

microRNAs play important roles to control the development of eukaryotic organisms. Both animal and plant microRNAs are essential for the spatio-temporal regulation of development but together with this role, plant microRNAs also control transposable elements and stimulate the production of epigenetically-active small interfering RNAs. This last role is evident in the plant male gamete containing structure, the male gametophyte or pollen grain, but how the dual role of plant microRNAs is integrated during its development is unknown. Here, we provide a detailed analysis of microRNA dynamics during pollen development and their genic and transposable element targets using small RNA and mRNA cleavage (PARE) high-throughput sequencing. Furthermore we uncover the microRNAs loaded in the two main Argonaute proteins in the mature pollen grain, AGO1 and AGO5. Our results indicate that the developmental progression from microspore to mature pollen grain is characterized by a reprogramming from microRNAs focused on the control of development to microRNAs regulating transposable element control.

Abstract The etiology of epilepsy remains undefined in two-thirds of patients. Here, we identified a de novo mutation of ATP1A2 (c.2426 T>G, p.Leu809Arg), which encodes the α2 subunit of Na + /K + -ATPase, from a family with idiopathic epilepsy. This mutation caused seizures in the study patients. We generated the point mutation mouse model Atp1a2 L809R , which recapitulated the epilepsy observed in the study patients. In Atp1a2 L809R/WT mice, convulsions were observed and cognitive and memory function was impaired. This mutation affected the potassium binding function of the protein, disabling its ion transport ability, thereby increasing the frequency of nerve impulses. Our work revealed that ATP1A2 L809R mutations cause a predisposition to epilepsy. Moreover, we first provide a point mutation mouse model for epilepsy research and drug screening.

Abstract Background Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) therapy is a standard treatment for patients with advanced non-small-cell lung carcinoma (NSCLC) when activating epidermal growth factor receptor ( EGFR ) mutations are detected. However, except for the well-studied EGFR mutations, most EGFR mutations lack treatment regimens. Methods We constructed two EGFR variant libraries containing substitutions, deletions, or insertions using the saturation mutagenesis method. All the variants were located in the EGFR mutation hotspot (exons 18–21). The sensitivity of these variants to afatinib, erlotinib, gefitinib, icotinib, and osimertinib was systematically studied by determining their enrichment in massively parallel cytotoxicity assays using an endogenous EGFR-depleted cell line, PC9. Results A total of 3,914 and 70,475 variants were detected in the constructed EGFR Substitution-Deletion (Sub-Del) and exon 20 Insertion (Ins) libraries, accounting for 99.3% and 55.8% of the designed variants, respectively. Of the 3,914 Sub-Del variants, 813 were highly enriched in the reversible TKI (erlotinib, gefitinib, icotinib) cytotoxicity assays and 51 were enriched in the irreversible TKI (afatinib, osimertinib) cytotoxicity assays. For the 70,475 Ins variants, insertions at amino acid positions 770–774 were highly enriched in all the five TKI cytotoxicity assays. Moreover, the top 5% of the enriched insertion variants included a glycine or serine insertion at high frequency. Conclusions We present a comprehensive reference for the sensitivity of EGFR variants to five commonly used TKIs. The approach used here should be applicable to other genes and targeted drugs.