Abstract Tyrosine phenol-lyase (TPL), which is expressed in intestinal bacteria, catalyzes the formation of phenol from the substrate L-Tyr. Bacterial metabolite phenol and the sulfate conjugate (phenyl sulfate) are known as a type of uremic toxins, some of which exert cytotoxicity. Therefore, pathologically elevated phenol and phenyl sulfate levels are strongly implicated in the etiology and outcome of uremia. In this study, we explored the inhibitory effects of dietary polyphenols on TPL-catalyzed phenol production using a TPL activity assay. Quercetin, one of the most popular polyphenols, exhibited the strongest inhibitory activity (Ki = 19.9 µM). Quercetin competitively inhibited TPL, and its activity was stronger than that of a known TPL inhibitor (Tyr analog; 2-aza-Tyr, Ki = 42.0 µM). Additionally, quercetin significantly inhibited phenol production in TPL-expressing bacterial cultures (Morganella morganii and Citrobacter koseri) and Tyr-rich (5%) diet-fed C57BL/6J mouse feces. Our findings suggest that quercetin is the most promising polyphenol for reducing phenol levels. Because quercetin has a low gastrointestinal absorption rate, TPL inhibition in the intestinal tract by quercetin may be an effective strategy for treating uremia.

The nucleus of mammalian cells is highly compartmentalized by nuclear bodies, including nuclear speckles. While nuclear bodies are known to function in regulating gene expression, their involvement in DNA repair has not been actively investigated. Here, our focused screen for nuclear speckle factors involved in homologous recombination (HR), which is a faithful DNA double-strand break (DSB) repair mechanism, revealed that nuclear speckle factors regulating transcription are potentially involved in the regulation of HR. Among the top hits, we provide evidence showing that USP42, which is a deubiquitylating enzyme and a hitherto unidentified nuclear speckles factor, promotes HR by facilitating BRCA1 recruitment to DSB sites and DNA-end resection. We further showed that USP42 localizes to nuclear speckles via an intrinsically disordered region, which is required for efficient HR. Furthermore, we established that USP42 interacts with DHX9, which possesses DNA-RNA helicase activity, and is required for efficient resolution of DSB-induced R-loop. Mechanistically, USP42 antagonizes mono-ubiquitylation of DHX9 that is evoked after DSB induction. In conclusion, our data propose a model in which a novel nuclear speckle factor, USP42, facilitates DSB-induced R-loop resolution, BRCA1 loading to DSB sites and preferential DSB repair by HR, indicating the importance of spatial regulation of DSB repair choice mediated by nuclear bodies.