Abstract Plant root growth is influenced by external factors to adapt to changing environmental conditions. However, the mechanisms by which environmental stresses affect root growth remain elusive. Here we found that DNA double-strand breaks (DSBs) induce the expression of genes for the synthesis of cytokinin hormones and enhance the accumulation of cytokinins in the Arabidopsis root tip. This is a programmed response to DSBs through the DNA damage signaling pathway. Our data showed that activation of cytokinin signalling suppresses the expression of PIN-FORMED genes that encode efflux carriers of another plant hormone, auxin, thereby disturbing downward auxin flow and causing cell cycle retardation in the G2 phase. Elevated cytokinin signalling also promotes an early transition from cell division to endoreplication, resulting in a reduction of the root meristem size. We propose that in response to DNA stress, plants inhibit root growth by orchestrating hormone biosynthesis and signalling.

Auxin-Inducible Degron (AID) technology enables conditional depletion of targeted proteins. However, the applicability of the AID in vertebrate cells has been limited due to cytotoxicity caused by high auxin concentrations. Here, we establish an improved AID system using an engineered orthogonal auxin-TIR1 pair, which exhibits over 1,000 times stronger binding. With ~1,000-fold less auxin concentration, we achieved to generate the AID-based knockout cells in various human and mouse cell lines in a single transfection.

Abstract Plants generate organs continuously during post-embryonic development, thus how to preserve stem cells in changing environments is crucial for their survival. Genotoxic stress threatens genome stability in all somatic cells, whereas, in the meristem, only stem cells undergo cell death in response to DNA damage, followed by stem cell replenishment. It was previously shown that inhibition of downward auxin flow in roots participates in DNA damage-induced stem cell death; however, how cell death is confined to stem cells in tissues with reduced auxin content remains elusive. Here we show that, in response to DNA double-strand breaks, the Aux/IAA family members IAA5 and IAA29 , which encode the negative regulators of auxin signaling, were locally induced in vascular stem cells and their daughters in Arabidopsis roots. This is an active response to DNA damage in which the transcription factor SUPPRESSOR OF GAMMA RESPONSE 1 directly induces their expression. In the iaa5 iaa29 double mutant, DNA damage-induced stem cell death was significantly suppressed, while it was fully restored by the expression of a stable form of IAA5 in vascular stem cells. Our genetic data revealed that both the suppression of auxin signaling and reduced auxin content are prerequisite for cell death induction, suggesting the central role in maintaining genome integrity in stem cells. One-sentence summary The induction of IAA5 and IAA29 promotes stem cell death in Arabidopsis roots under DNA stress.

ABSTRACT Conditional control of target proteins using the auxin-inducible degron (AID) system provides a powerful tool for investigating protein function in eukaryotes. Here, we established an Affinity-linker based super-sensitive auxin-inducible degron (AlissAID) system in budding yeast by using a single domain antibody (a nanobody). In this system, target proteins fused with GFP or mCherry were degraded depending on a synthetic auxin, 5-Adamantyl-IAA (5-Ad-IAA). In AlissAID system, nanomolar concentration of 5-Ad-IAA induces target degradation, thus minimizing the side effects from chemical compounds. In addition, in AlissAID system, we observed few basal degradations which was observed in other AID systems including ssAID system. Furthermore, AlissAID based conditional knockdown cell lines are easily generated by using budding yeast GFP Clone Collection. From these advantages, the AlissAID system would be an ideal protein-knockdown system in budding yeast cells.

The Auxin-inducible degron (AID) system is a genetic tool that induces rapid target protein depletion in an auxin-dependent manner. Recently, two advanced AID systems-the super-sensitive AID and AID 2-were developed using an improved pair of synthetic auxins and mutated TIR1 proteins. In these AID systems, a nanomolar concentration of synthetic auxins is sufficient as a degradation inducer for target proteins. However, despite these advancements, AID systems still require the fusion of an AID tag to the target protein for degradation, potentially affecting its function and stability. To address this limitation, we developed an affinity linker-based super-sensitive AID (AlissAID) system using a single peptide antibody known as a nanobody. In this system, the degradation of GFP- or mCherry-tagged target proteins is induced in a synthetic auxin (5-Ad-IAA)-dependent manner. Here, we introduce a simple method for generating AlissAID strains targeting GFP or mCherry fusion proteins in budding yeasts. Key features • AlissAID system enables efficient degradation of the GFP or mCherry fusion proteins in a 5-Ad-IAA-depending manner. • Transforming the pAlissAID plasmids into strains with GFP- or mCherry- tagged proteins.