Abstract Oncogenic translational programmes underpin cancer development and are often driven by dysregulation of oncogenic signalling pathways that converge on the eukaryotic translation initiation (eIF) 4F complex. Altered eIF4F activity promotes translation of oncogene mRNAs that typically contain highly structured 5’UTRs rendering their translation strongly dependent on RNA unwinding by the DEAD-box helicase eIF4A1 subunit of the eIF4F complex. While eIF4A1-dependent mRNAs have been widely investigated, it is still unclear how highly structured mRNAs recruit and activate eIF4A1 unwinding specifically to facilitate their preferential translation. Here, we show that RNA sequence motifs regulate eIF4A1 unwinding activity in cells. Our data demonstrate that eIF4A1-dependent mRNAs contain AG-rich motifs within their 5’UTR which recruit and stimulate eIF4A1 unwinding of localised RNA structure to facilitate mRNA translation. This mode of eIF4A1 regulation is used by mRNAs encoding components of mTORC-signalling and cell cycle progression and renders these mRNAs particularly sensitive to eIF4A1-inhibition. Mechanistically, we show that binding of eIF4A1 to AG-rich sequences leads to multimerization of eIF4A1 with eIF4A1 subunits performing distinct enzymatic activities. Our structural data suggest that RNA-binding of multimeric eIF4A1 induces conformational changes in the RNA substrate resulting in an optimal positioning of eIF4A1 proximal to the RNA duplex region that supports efficient unwinding. Hence, we conclude a model in which mRNAs utilise AG-rich sequences to specifically recruit eIF4A1, enabling assembly of the helicase-active multimeric eIF4A1 complex, and positioning these complexes proximal to stable localised RNA structure allowing ribosomal subunit scanning.

Integrin-mediated activation of the pro-fibrotic mediator transforming growth factor-β1 (TGF-β1), plays a critical role in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) pathogenesis. Galectin-3 is believed to contribute to the pathological wound healing seen in IPF individuals, although its mechanism of action is not precisely defined. We hypothesised that galectin-3 potentiates TGF-β1 activation and/or signaling in the lung to promote fibrogenesis. We show that galectin-3 induces TGF-β1 activation in human lung fibroblasts (HLFs) and specifically that extracellular galectin-3 promotes oleoyl-L-α-lysophosphatidic acid sodium salt (LPA)-induced integrin-mediated TGF-β1 activation. Surface plasmon resonance (SPR) analysis confirmed that galectin-3 binds to the αv integrins, αvβ1, αvβ5 and αvβ6 and also to the TGFβRII subunit in a glycosylation-dependent manner. This galectin-3 binding is heterogeneous and not a 1:1 binding stoichiometry. These binding interactions were blocked by small molecule inhibitors of galectin-3 which target the carbohydrate recognition domain. Binding of galectin-3 to the β1 integrin was validated in vitro by co-immunoprecipitation (Co-IP) in HLFs. In addition, proximity ligation assay (PLA) data indicates that galectin-3 and the β1 integrin colocalize closely (≤40 nm) on the cell surface of HLFs, that colocalization is increased by TGF-β1 treatment and galectin-3 inhibitors prevented this colocalization. In the absence of TGF-β1 stimulation, such colocalization was detectable only in HLFs isolated from IPF patients suggesting that the proteins are inherently more closely associated in the disease state. Taken together, this data suggests that galectin-3 promotes TGF-β1 signaling and may induce fibrogenesis by interacting directly with components of the TGF-β1 signaling cascade.

Aminoacyl-tRNA synthetases are ubiquitous and essential enzymes for protein synthesis and also a variety of other metabolic processes, especially in bacterial species. Bacterial aminoacyl-tRNA synthetases represent attractive and validated targets for antimicrobial drug discovery if issues of prokaryotic versus eukaryotic selectivity and antibiotic resistance generation can be addressed. We have determined high resolution X-ray crystal structures of the Escherichia coli and Staphylococcus aureus seryl-tRNA synthetases in complex with aminoacyl adenylate analogues and applied a structure-based drug discovery approach to explore and identify a series of small molecule inhibitors that selectively inhibit bacterial seryl-tRNA synthetases with greater than two orders of magnitude compared to their human homologue, demonstrating a route to selective chemical inhibition of these bacterial targets.

The bacterial Lux system is used as a gene expression reporter. It is fast, sensitive and non-destructive, enabling high frequency measurements. Originally developed for bacterial cells, it has been adapted for eukaryotic cells, and can be used for whole cell biosensors, or in real time with live animals without the need for slaughter. However, correct interpretation of bioluminescent data is limited: the bioluminescence is different from gene expression because of nonlinear molecular and enzyme dynamics of the Lux system. We have developed a modelling approach that, for the first time, allows users of Lux assays to infer gene transcription levels from the light output. We show examples where a decrease in bioluminescence would be better interpreted as a switching off of the promoter, or where an increase in bioluminescence would be better interpreted as a longer period of gene expression. This approach could benefit all users of Lux technology.

ABSTRACT The periplasmic chaperone SilF has been identified as part of an Ag(I) detoxification system in Gram negative bacteria. Sil proteins also bind Cu(I), but with reported weaker affinity, therefore leading to the designation of a specific detoxification system for Ag(I). Using isothermal titration calorimetry we show that binding of both ions is not only tighter than previously thought, but of very similar affinities. We investigated the structural origins of ion binding using molecular dynamics and QM/MM simulations underpinned by structural and biophysical experiments. The results of this analysis showed that the binding site adapts to accommodate either ion, with key interactions with the solvent in the case of Cu(I). The implications of this are that Gram negative bacteria do not appear to have evolved a specific Ag(I) efflux system but take advantage of the existing Cu(I) detoxification system. Therefore, there are consequences for how we define a particular metal resistance mechanism and understand its evolution in the environment.