Summary WRKY transcription factors ( TF s) have been mainly associated with plant defense, but recent studies have suggested additional roles in the regulation of other physiological processes. Here, we explored the possible contribution of two related group III WRKY TF s, WRKY 70 and WRKY 54, to osmotic stress tolerance. These TF s are positive regulators of plant defense, and co‐operate as negative regulators of salicylic acid ( SA ) biosynthesis and senescence. We employed single and double mutants of wrky54 and wrky70 , as well as a WRKY70 overexpressor line, to explore the role of these TF s in osmotic stress (polyethylene glycol) responses. Their effect on gene expression was characterized by microarrays and verified by quantitative PCR . Stomatal phenotypes were assessed by water retention and stomatal conductance measurements. The wrky54wrky70 double mutants exhibited clearly enhanced tolerance to osmotic stress. However, gene expression analysis showed reduced induction of osmotic stress‐responsive genes in addition to reduced accumulation of the osmoprotectant proline. By contrast, the enhanced tolerance was correlated with improved water retention and enhanced stomatal closure. These findings demonstrate that WRKY 70 and WRKY 54 co‐operate as negative regulators of stomatal closure and, consequently, osmotic stress tolerance in A rabidopsis , suggesting that they have an important role, not only in plant defense, but also in abiotic stress signaling.

Abstract Signaling from chloroplasts and mitochondria, both dependent on reactive oxygen species (ROS), merge at the nuclear protein RADICAL-INDUCED CELL DEATH1 (RCD1). ROS produced in the chloroplasts affect the abundance, thiol redox state and oligomerization of RCD1. RCD1 directly interacts in vivo with ANAC013 and ANAC017 transcription factors, which are the mediators of the ROS-related mitochondrial complex III retrograde signa and suppresses activity of ANAC013 and ANAC017. Inactivation of RCD1 leads to increased expression of ANAC013 and ANAC017-regulated genes belonging to the mitochondrial dysfunction stimulon (MDS), including genes for mitochondrial alternative oxidases (AOXs). Accumulating AOXs and other MDS gene products alter electron transfer pathways in the chloroplasts, leading to diminished production of chloroplastic ROS and increased protection of photosynthetic apparatus from ROS damage. RCD1-dependent regulation affects chloroplastic and mitochondrial retrograde signaling including chloroplast signaling by 3’-phosphoadenosine 5’-phosphate (PAP). Sensitivity of RCD1 to organellar ROS provides feedback control of nuclear gene expression.

ABSTRACT Post-transcriptional RNA modifications play an important role in cellular metabolism with homeostatic disturbances manifesting as a wide repertoire of phenotypes, reduced stress tolerance and translational perturbation, developmental defects, and diseases, such as type II diabetes, leukemia and carcinomas. Hence, there has been an intense effort to develop various methods for investigating RNA modifications and their roles in various organisms, including sequencing-based approaches and, more frequently, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS)-based methods. Although LC-MS offers numerous advantages, such as being highly sensitive and quantitative over a broad detection range, some stationary phase chemistries struggle to resolve positional isomers. Furthermore, the demand for detailed analyses of complex biological samples often necessitates long separation times, hampering sample-to-sample turnover and making multisample analyses time consuming. To overcome this limitation, we have developed an ultra-performance LC-MS (UPLC-MS) method that uses an octadecyl carbon chain (C18)-bonded silica matrix for the efficient separation of 50 modified ribonucleosides, including positional isomers, in a single 9 min sample-to-sample run. To validate the performance and versatility of our method, we analyzed tRNA modification patterns of representative microorganisms from each kingdom of life, namely Archaea ( Methanosarcina acetivorans ), Bacteria ( Pseudomonas syringae ) and Eukarya ( Saccharomyces cerevisiae ). Additionally, our method is flexible and readily applicable for detection and relative quantification using stable isotope labelling and targeted approaches like multiple reaction monitoring (MRM). In conclusion, this method represents a fast and robust tool for broad-range exploration and quantification of ribonucleosides, facilitating future homeostasis studies of RNA modification in complex biological samples.

Endophytic bacterium Serratia plymuthica A30 was identified as a superior biocontrol agent due to its effective colonization of potato tuber, tolerance to cold conditions, and strong inhibitory action against various soft rot pathogens, including Dickeya solani . We characterized transcriptome changes in potato tubers inoculated with S . plymuthica A30, D . solani , or both at the early and the late phases of interaction. At the early phase and in the absence of the pathogen, A30 influenced the microbial recognition system to initiate plant priming. In the presence of the pathogen alongside biocontrol strain, defense signaling was highly stimulated, characterized by the induction of genes involved in the detoxification system, reinforcement of cell wall structure, and production of antimicrobial metabolites, highlighting A30’s role in enhancing the host resistance against pathogen attack. This A30-induced resistance relied on the early activation of jasmonic acid signaling and its production in tubers, while defense signaling mediated by salicylic acid was suppressed. In the late phase, A30 actively interferes with plant immunity by inhibiting stress- and defense-related genes expression. Simultaneously, the genes involved in cell wall remodeling and indole-3-acetic acid signaling were activated, thereby enhancing cell wall remodeling to establish symbiotic relationship with the host. The endophytic colonization of A30 coincided with the induction of genes involved in the biosynthesis and signaling of ethylene and abscisic acid, while downregulating those related to gibberellic acid and cytokinin. This combination suggested fitness benefits for potato tubers by preserving dormancy, and delaying sprouting, which affects durability of tubers during storage. This study contributes valuable insights into the tripartite interaction among S . plymuthica A30, D . solani , and potato tubers, facilitating the development of biocontrol system for soft rot pathogens under storage conditions.

ABSTRACT Guard cells regulate plant gas exchange by controlling the aperture of stomatal pores. The process of stomatal closure involves a multi-input signaling network that governs the activity of ion channels, which in turn regulate guard cell turgor pressure and volume. Here we describe a forward genetic screen to identify novel components involved in stomatal movements. Through an ozone-sensitivity approach combined with whole-rosette gas exchange analysis, 130 mutants of established stomatal regulators and 76 novel mutants impaired in stomatal closure were identified. One of the novel mutants was mapped to MURUS1 (MUR1), the first enzyme in de novo GDP-L-fucose biosynthesis. Defects in synthesis or import of GDP-L-Fuc into the Golgi apparatus resulted in impaired stomatal closure to multiple stimuli. Stomatal phenotypes observed in mur1 were independent from the canonical guard cell signaling and instead could be related to altered mechanical properties of guard cell walls. Impaired fucosylation of xyloglucan, N-linked glycans and arabinogalactan proteins did not explain the aberrant function of mur1 stomata, however our data suggest that the stomatal phenotypes observed in mur1 can at least partially be attributed to defective dimerization of rhamnogalactouronan-II. In addition to providing the genetic framework for future studies on guard cell signaling, our work emphasizes the impact of fucose metabolism on stomatal movement.

Abstract Accumulating evidence suggests mitochondria as key modulators of normal and premature aging, yet whether primary deficiency of oxidative phosphorylation (OXPHOS) can cause progeroid disease remains unclear. Here, we show that mice with severe isolated respiratory complex III (CIII) deficiency display nuclear DNA damage, cell cycle arrest, aberrant mitoses, cellular senescence, and laminopathy-like nuclei in the affected organs such as liver and kidney, and a systemic phenotype strikingly resembling juvenile-onset laminopathic and DNA repair-deficient progeroid syndromes. Mechanistically, CIII deficiency triggered presymptomatic cancer-like c-MYC upregulation followed by excessive anabolic metabolism and illicit cell proliferation against lack of energy and biosynthetic precursors. CIII-independent coenzyme Q oxidation dampened mitochondrial integrated stress response and the c-MYC induction, suppressed the illicit proliferation, and prevented juvenile lethality despite that canonical OXPHOS-linked functions remained uncorrected. Inhibition of c-MYC by expression of a dominant-negative Omomyc protein relieved the DNA damage in CIII-deficient hepatocytes in vivo . Our results unequivocally connect primary OXPHOS deficiency to genomic instability and progeroid disease and suggest that targeting c-MYC and aberrant cell proliferation may provide novel therapeutic strategies in mitochondrial diseases.

Abstract O-linked N-acetylglucosaminylation (O-GlcNAcylation) is a ubiquitous and dynamic yet still relatively poorly understood non-canonical glycosylation of intracellular proteins. Several vital branches of metabolism converge at the hexosamine biosynthetic pathway (HBP) to produce the substrate for protein O-GlcNAcylation the uridine diphosphate N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc). Availability of this metabolite is considered a key regulator of O-GlcNAcylation. Yet UDP-GlcNAc concentrations are rarely reported in studies exploring the HBP and O-GlcNAcylation, most likely because the methods to measure it restrict to specialized chromatographic procedures. To overcome this limitation, we introduce here an enzymatic method to quantify cellular and tissue UDP-GlcNAc. The method is based on O-GlcNAcylation of a substrate peptide by recombinant O-linked N-acetylglucosamine transferase (OGT) and detection of the modification with a specific antibody. The assay can be performed in dot blot or microplate formats. The key to successful assay was the removal of strong inhibition of OGT by the reaction side product, uridine diphosphate (UDP). We applied the assay to provide the first systematic report of UDP-GlcNAc concentrations in mouse tissues and cultured cells. Furthermore, we show how changes in UDP-GlcNAc levels correlate with O-GlcNAcylation and the expression of OGT and O-GlcNAcase (OGA).

Abstract Inonotus obliquus , Chaga mushroom, is a fungal species from Hymenochaetaceae family ( Basidiomycota ) which has been widely used for traditional medicine in Europe and Asia. Here, chaga genome was sequenced using Pacbio sequencing into a 50.7Mbp assembly consisting of 301 primary contigs with an N50 value of 375 kbp. Genome evolution analyses revealed a lineage-specific whole genome duplication event and an expansion of Cytochrome P450 superfamily. Fungal biosynthetic clusters were enriched for tandemly duplicated genes, suggesting that biosynthetic pathway evolution has proceeded through small-scale duplications. Metabolomic fingerprinting confirmed a highly complex terpene biosynthesis chemistry when compared against related fungal species lacking the genome duplication event.

A caveat of cancer cell line models is that their molecular and functional profiling is subject to laboratory-specific experimental practices and data analysis protocols. The current challenge is how to make an integrated use of omics profiles of cancer cell lines for reliable discoveries. Here, we carried out a systematic analysis of nine types of data modalities using meta-analysis of 53 omics profiling studies across 12 research laboratories for 2018 cell lines. To account for relatively low consistency observed for certain data modalities, we developed a robust data integration approach that identifies reproducible signals shared among multiple data modalities and studies. We demonstrated the power of the integrative analyses by identifying a novel driver gene, ECHDC1, with tumor suppressive role validated both in breast cancer cells and patient tumors. Extension of the approach identified synthetic lethal partners of cancer drivers, including a co-dependency of PTEN deficient cells on RNA helicases.