Septic shock is a leading cause of morbidity and mortality. However, genetic factors predisposing to septic shock are not fully understood. Excessive production of proinflammatory cytokines, particularly tumor necrosis factor (TNF)-α, and the resultant severe hypotension play a central role in the pathophysiological process. Mitogen-activated protein (MAP) kinase cascades are crucial in the biosynthesis of proinflammatory cytokines. MAP kinase phosphatase (MKP)-1 is an archetypal member of the dual specificity protein phosphatase family that dephosphorylates MAP kinase. Thus, we hypothesize that knockout of the Mkp-1 gene results in prolonged MAP kinase activation, augmented cytokine production, and increased susceptibility to endotoxic shock. Here, we show that knockout of Mkp-1 substantially sensitizes mice to endotoxic shock induced by lipopolysaccharide (LPS) challenge. We demonstrate that upon LPS challenge, Mkp-1−/− cells exhibit prolonged p38 and c-Jun NH2-terminal kinase activation as well as enhanced TNF-α and interleukin (IL)-6 production compared with wild-type cells. After LPS challenge, Mkp-1 knockout mice produce dramatically more TNF-α, IL-6, and IL-10 than do wild-type mice. Consequently, Mkp-1 knockout mice develop severe hypotension and multiple organ failure, and exhibit a remarkable increase in mortality. Our studies demonstrate that MKP-1 is a pivotal feedback control regulator of the innate immune responses and plays a critical role in suppressing endotoxin shock.

E2F8 is a transcriptional repressor that antagonizes the canonical cell cycle transcription factor E2F1. Despite the importance of this atypical E2F family member in cell cycle, apoptosis and cancer, we lack a complete description of the mechanisms that control its dynamics. To address this question, we developed a complementary set of static and dynamic cell-free systems of human origin, which recapitulate inter-mitotic and G1 phases, and a full transition from pro-metaphase to G1. This revealed an interlocking molecular switch controlling E2F8 degradation at mitotic exit, involving dephosphorylation of Cdk1 sites in E2F8 and the activation of APC/CCdh1, but not APC/CCdc20. Further, we revealed a differential stability of E2F8, accounting for its accumulation in late G1 while APC/CCdh1 is still active and suggesting a key role for APC/C in controlling G1-S transcription. Finally, we identified SCF-Cyclin F as the ubiquitin ligase controlling E2F8 in G2-phase. Altogether, our data provide new insights into the regulation of E2F8 throughout the cell cycle, illuminating an extensive coordination between phosphorylation, ubiquitination and transcription in promoting orderly cell cycle progression.

Targeted protein degradation by the ubiquitin-proteasome system is an essential mechanism regulating cellular division. The kinase PLK1 coordinates protein degradation at the G2/M phase of the cell cycle by promoting the binding of substrates to the E3 ubiquitin ligase SCF-βTrCP. However, the magnitude to which PLK1 shapes the mitotic proteome has not been characterized. Combining deep, quantitative proteomics with pharmacologic PLK1 inhibition (PLK1i), we identified more than 200 proteins whose abundances were increased by PLK1i at G2/M. We validate many new PLK1-regulated proteins, including several substrates of the cell cycle E3 SCF-Cyclin F, demonstrating that PLK1 promotes proteolysis through at least two distinct SCF-family E3 ligases. Further, we found that the protein kinase A anchoring protein AKAP2 is cell cycle regulated and that its mitotic degradation is dependent on the PLK1/βTrCP-signaling axis. Interactome analysis revealed that the strongest interactors of AKAP2 function in signaling networks regulating proliferation, including MAPK, AKT, and Hippo. Altogether, our data demonstrate that PLK1 coordinates a widespread program of protein breakdown at G2/M. We propose that dynamic proteolytic changes mediated by PLK1 integrate proliferative signals with the core cell cycle machinery during cell division. This has potential implications in malignancies where PLK1 is aberrantly regulated.

The Anaphase-Promoting Complex/Cyclosome (APC/C) is an E3 ubiquitin ligase and critical regulator of cell cycle progression. Despite its vital role, it has remained challenging to globally map APC/C substrates. By combining orthogonal features of known substrates, we predicted APC/C substrates in silico. This analysis identified many known substrates and suggested numerous candidates. Unexpectedly, chromatin regulatory proteins are enriched among putative substrates and we show that several chromatin proteins bind APC/C, oscillate during the cell cycle and are degraded following APC/C activation, consistent with being direct APC/C substrates. Additional analysis revealed detailed mechanisms of ubiquitylation for UHRF1, a key chromatin regulator involved in histone ubiquitylation and DNA methylation maintenance. Disrupting UHRF1 degradation at mitotic exit accelerates G1-phase cell cycle progression and perturbs global DNA methylation patterning in the genome. We conclude that APC/C coordinates crosstalk between cell cycle and chromatin regulatory proteins. This has potential consequences in normal cell physiology, where the chromatin environment changes depending on proliferative state, as well as in disease.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

The CMG helicase (CDC45-MCM2-7-GINS) unwinds DNA as a component of eukaryotic replisomes. Replisome (dis)assembly is tightly coordinated with cell cycle progression to ensure genome stability. However, factors that prevent premature CMG unloading and replisome disassembly are poorly described. Since disassembly is catalyzed by ubiquitination, deubiquitinases (DUBs) represent attractive candidates for safeguarding against untimely and deleterious CMG unloading. We combined a targeted loss-of-function screen with quantitative, single-cell analysis to identify human USP37 as a key DUB preventing replisome disassembly. We demonstrate that USP37 maintains active replisomes on S-phase chromatin and promotes normal cell cycle progression. Proteomics and enzyme assays revealed USP37 interacts with the CMG complex to deubiquitinate MCM7, thus antagonizing replisome disassembly. Significantly, USP37 protects normal epithelial cells from oncoprotein-induced replication stress. Our findings reveal USP37 to be critical to the maintenance of replisomes in S-phase and suggest USP37-targeting as a potential strategy for treating malignancies with defective DNA replication control.