Abstract Plant senescence is an integrated programme of plant development that aims to remobilize nutrients and energy from senescing tissues to developing organs under developmental and stress-induced conditions. Upstream in the regulatory network, a small family of single-stranded DNA/RNA-binding proteins known as WHIRLYs occupy a central node, acting at multiple regulatory levels and via trans-localization between the nucleus and organelles. In this review, we summarize the current progress on the role of WHIRLY members in plant development and stress-induced senescence. WHIRLY proteins can be traced back in evolution to green algae. WHIRLY proteins trade off the balance of plant developmental senescence and stress-induced senescence through maintaining organelle genome stability via R-loop homeostasis, repressing the transcription at a configuration condition, and recruiting RNA to impact organelle RNA editing and splicing, as evidenced in several species. WHIRLY proteins also act as retrograde signal transducers between organelles and the nucleus through protein modification and stromule or vesicle trafficking. In addition, WHIRLY proteins interact with hormones, reactive oxygen species and environmental signals to orchestrate cell fate in an age-dependent manner. Finally, prospects for further research and promotion to improve crop production under environmental constraints are highlighted.

Abstract MicroRNAs (miRNAs) negatively regulate gene expression by cleaving the target mRNA and/or impairing its translation, thereby playing a crucial role in plant development and environmental stress responses. In Arabidopsis, MIR840 is located within the overlapping 3’UTR of PPR and WHIRLY3 (WHY3), both being predicted targets of miR840. Gain- and loss-of-function of miR840 in Arabidopsis resulted in opposite senescent phenotypes. Highest expression of pri-miR840 is observed at senescence initiation, and is negatively correlated with a significant reduction of PPR transcripts but not of WHY3. Although WHY3 transcript levels were not significantly affected by miR840 overexpression, its protein synthesis was strongly reduced. Mutating the cleavage sites or replacing the target sequences abolishes the miR840-mediated degradation of PPR transcripts and inhibition of WHY3 translation. In support for this, concurrent knock-down of both PPR and WHY3 in the WT resulted in the senescent phenotype resembling that of the miR840-overexpressing mutant. This indicates that both PRR and WHY3 are targets in the miR840-regulated senescent pathway. Moreover, single knockout mutant of PPR or WHY3 shows a convergent up-regulated subset of senescence-associated genes, which are also found among those induced by miR840 overexpression. Our data provide evidences for a regulatory role of miR840 in plant senescence. Highlight MicroRNA840 (miR840) has a unique miRNA-target configuration regulating PPR and WHIRLY3 genes in Arabidopsis. MiR840 is highly expressed at the onset of plant senescent stage. Both PPR and WHIRLY3 transcripts are specifically targeted in vivo within their 3’UTR region by mature miR840 or its star strand in vivo. Interestingly, PPR expression is mainly repressed on mRNA transcript level by cleavage, while WHIRLY3 is predominantly translationally inhibited. We conclude that miR840 enhances plant senescence via post transcriptional gene silencing of PPR and WHIRLY3 , which appear to be novel negative joint regulators of plant senescence. Footnote: The author(s) responsible for distribution of materials integral to the findings presented in this article in accordance with the policy described in the intructions for Authors is: Ying Miao ( ymiao@fafu.edu.cn )

Parkinson's disease (PD) is a complex disease with high heterogeneity. How complex interactions of genetic, environmental factors and aging jointly contribute to dopaminergic degeneration in PD is largely unclear. Here, we applied frequent gene co-expression analysis on human patient substantia nigra-specific microarray datasets to identify potential novel disease-related genes. In vivo Drosophila studies validated two of 32 candidate genes, a chromatin remodeling factor SMARCA4 and a biliverdin reductase BLVRA. Inhibition of SMARCA4 was able to prevent dopaminergic degeneration not only caused by overexpression of BLVRA but also in four most common Drosophila PD models. Mechanistically, aberrant SMARCA4 and BLVRA converged on elevated ERK-ETS activity, attenuation of which by either genetic or pharmacological manipulation effectively suppressed dopaminergic degeneration in vivo. Drug inhibition of MEK/ERK also mitigated mitochondrial defects in PD gene-deficient human cells. Our findings underscore the important role of epigenetic regulators and implicate a common signaling axis for therapeutic intervention in a broad range of aging-related disorders including PD.