Abstract Adenylyl cyclases (ACs) and their catalytic product cAMP are regulatory components of plant responses. AC domains are intrinsic components of complex molecules with multiple functions, some of which are co-regulated by cAMP. Here we used an amino acid search motif based on annotated ACs in organisms across species to identify 12 unique Arabidopsis thaliana candidate ACs, four of which have a role in the biosynthesis of the stress hormone abscisic acid (ABA). One of these, the 9- cis -epoxycarotenoid dioxygenase (NCED3, At3g14440), was identified by sequence and structural analysis as a putative AC and then tested experimentally for activity. We show that an NCED3 AC fragment can complement an AC deficient E. coli mutant and this rescue is nullified when key amino acids in the AC motif are mutated. AC activity was also confirmed by tandem liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS/MS). Our results are consistent with a moonlighting role for mononucleotide cyclases in multi-domain proteins that have at least one other distinct molecular function such as catalysis or ion channel activation and promise to yield new insights into tuning mechanisms of ABA dependent plant responses. Finally, our search method can also be applied to discover ACs in other species including Homo sapiens . Highlights An adenylyl cyclase (AC) catalytic center motif identifies novel ACs in plants ACs can moonlight in complex proteins with other enzymatic domains A 9- cis -epoxycarotenoid dioxygenase essential for abscisic acid synthesis contains an AC This finding implicates cAMP in abscisic acid synthesis and signaling

Abstract The endoplasmic reticulum (ER) plays an important role in protein synthesis and its disruption can cause protein unfolding and misfolding. Accumulation of such proteins leads to ER stress, which ultimately promotes many diseases. Routine screening of ER activity in immune cells can flag serious conditions at early stages, but the current clinically used bio‐probes have limitations. Herein, an ER‐specific fluorophore based on a biocompatible benzothiadiazole‐imine cage (BTD‐cage) with excellent photophysical properties is developed. The cage outperforms commercially available ER stains in long‐term live cell imaging with no fading or photobleaching over time. The cage is responsive to different levels of ER stress where its fluorescence increases accordingly. Incorporating the bio‐probe into an immune disorder model, a 6‐, 21‐, and 48‐fold increase in intensity is shown in THP‐1, Raw 246.7, and Jurkat cells, respectively (within 15 min). These results strongly support that this system can be used for rapid visual and selective detection of ER stress. It is envisaged that tailoring molecular interactions and molecular recognition using supramolecular improved fluorophores can expand the library of biological probes for enhanced selectivity and targetability toward cellular organelles.

The mechanical actuation of smart materials has garnered considerable attention in biological and medical research due to their ability to mimic biological processes at both molecular level, such as conformational changes in individual compounds, and at the macroscopic level, where polymeric substrates respond to external stimuli. In this study, we present a polymeric composite incorporating a novel urea macrocycle as a filler, forming a soft actuator that responds to various organic solvent vapors. The underlying actuation mechanism is attributed to crystalline phase transition of urea macrocycle, driven by the host‒guest interactions with diverse guest molecules. This work provides valuable insights for advancing the design of supramolecular hosts in smart material applications.