N6-methyladenosine (m6A) has been recently identified as a conserved epitranscriptomic modification of eukaryotic mRNAs, but its features, regulatory mechanisms, and functions in cell reprogramming are largely unknown. Here, we report m6A modification profiles in the mRNA transcriptomes of four cell types with different degrees of pluripotency. Comparative analysis reveals several features of m6A, especially gene- and cell-type-specific m6A mRNA modifications. We also show that microRNAs (miRNAs) regulate m6A modification via a sequence pairing mechanism. Manipulation of miRNA expression or sequences alters m6A modification levels through modulating the binding of METTL3 methyltransferase to mRNAs containing miRNA targeting sites. Increased m6A abundance promotes the reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) to pluripotent stem cells; conversely, reduced m6A levels impede reprogramming. Our results therefore uncover a role for miRNAs in regulating m6A formation of mRNAs and provide a foundation for future functional studies of m6A modification in cell reprogramming.

N 6 -methyladenosine (m6A) modification in mRNAs was recently shown to be dynamically regulated, indicating a pivotal role in multiple developmental processes. Most recently, it was shown that the Mettl3-Mettl14 writer complex of this mark is required for the temporal control of cortical neurogenesis. The m6A reader protein Ythdf2 promotes mRNA degradation by recognizing m6A and recruiting the mRNA decay machinery.We show that the conditional depletion of the m6A reader protein Ythdf2 in mice causes lethality at late embryonic developmental stages, with embryos characterized by compromised neural development. We demonstrate that neural stem/progenitor cell (NSPC) self-renewal and spatiotemporal generation of neurons and other cell types are severely impacted by the loss of Ythdf2 in embryonic neocortex. Combining in vivo and in vitro assays, we show that the proliferation and differentiation capabilities of NSPCs decrease significantly in Ythdf2 -/- embryos. The Ythdf2 -/- neurons are unable to produce normally functioning neurites, leading to failure in recovery upon reactive oxygen species stimulation. Consistently, expression of genes enriched in neural development pathways is significantly disturbed. Detailed analysis of the m6A-methylomes of Ythdf2 -/- NSPCs identifies that the JAK-STAT cascade inhibitory genes contribute to neuroprotection and neurite outgrowths show increased expression and m6A enrichment. In agreement with the function of Ythdf2, delayed degradation of neuron differentiation-related m6A-containing mRNAs is seen in Ythdf2 -/- NSPCs.We show that the m6A reader protein Ythdf2 modulates neural development by promoting m6A-dependent degradation of neural development-related mRNA targets.

Abstract Many eukaryotic transcription factors (TF) form homodimer or heterodimer complexes to regulate gene expression. For example, dimerization properties of the basic leucine zipper (bZIP) family play a critical role in regulating the unique biological functions in all eukaryotes. However, the molecular mechanism underlying the binding sequence and functional specificity of homo- versus heterodimers remains elusive. To fill this gap, we developed a double DNA Affinity Purification sequencing (dDAP-seq) technique that maps heterodimer DNA binding sites in an endogenous genome context. Our genome-wide binding profiles of twenty pairs of C/S1 bZIP heterodimers and S1 homodimers in Arabidopsis revealed that heterodimerization significantly expands the DNA binding preferences of bZIP TFs. Analysis of the heterodimer target genes in stress response and development suggest heterodimerization gives rise to regulatory responses that are distinct from the homodimers. In addition to the classic ACGT elements recognized by plant bZIPs, we found that the C/S1 heterodimers bound to motifs that might share an origin with the GCN4 cis -elements in yeast that diverged from plants more than one billion years ago. Importantly, heterodimer binding specificities can be distinguished by their relative preference for ACGT motifs versus GCN4-related motifs. More broadly, our study demonstrates the potential of dDAP-seq in deciphering the DNA binding specificities of interacting TFs that are key for combinatorial gene regulation.

Abstract Low glucose is a common microenvironment for rapidly growing solid tumors, which has developed multiple approaches to survive under glucose deprivation. However, the specific regulatory mechanism remains largely elusive. In this study, we demonstrate that glucose deprivation, while not amino acid or serum starvation, transactivates the expression of DCAF1. This enhances the K48-linked polyubiquitination and proteasome-dependent degradation of Rheb, inhibits mTORC1 activity, induces autophagy, and facilitates cancer cell survival under glucose deprivation conditions. This study identified DCAF1 as a new cellular glucose sensor and uncovered new insights into mechanism of DCAF1-mediated inactivation of Rheb-mTORC1 pathway for promoting cancer cell survival in response to glucose deprivation.

Abstract The compact CRISPR/Cas9 system, which can be delivered by adeno-associated virus (AAV), is a promising platform for therapeutic applications. However, current compact Cas9 nucleases have limited activity, targeting scope and specificity. Here, we identified three compact SaCas9 orthologs, Staphylococcus lugdunensis Cas9 (SlugCas9), Staphylococcus lutrae Cas9 (SlutrCas9) and Staphylococcus haemolyticus Cas9 (ShaCas9), for mammalian genome editing. Interestingly, SlugCas9 recognizes a simple NNGG PAM and displays comparable activity to SaCas9. We further generated a SlugCas9-SaCas9 chimeric nuclease, which has both high specificity and high activity. We lastly engineered SlugCas9 with mutations to generate a high fidelity variant that maintains high specificity without compromising on-target editing efficiency. Our study offers important minimal Cas9 tools that are ideal for both basic research and clinical applications.

Abstract The stilbenoid pathway is responsible for the production of resveratrol and its derivatives in grapevine. A few transcription factors (TFs) have been previously identified as regulators of this pathway but the extent of this control is yet to be fully understood. Here we demonstrate how DNA affinity purification sequencing (DAP-Seq) allows for genome-wide TF binding site interrogation in a non-model species. We obtained 5,190 and 4,443 binding events assigned to 4,041 and 3,626 genes for MYB14 and MYB15, respectively (around 40% of peaks being located within -10kb of transcription start sites). DAP-Seq of MYB14 and MYB15 was combined with aggregate gene centred co-expression networks built from more than 1,400 transcriptomic datasets from leaves, fruits and flowers to narrow down bound genes to a set of high confidence targets. The analysis of MYB14, MYB15 and MYB13, a third uncharacterised member of Subgroup 2 (S2), showed that in addition to the few previously known stilbene synthase ( STS ) targets, these three regulators bind to 30 out of 47 STS family genes. Moreover all three MYBs bind to several PAL , C4H and 4CL genes, in addition to shikimate pathway genes, the WRKY03 stilbenoid co-regulator and novel resveratrol-modifying gene candidates amongst which ROMT2 - 3 were validated enzymatically. A high proportion of DAP-Seq bound genes was induced in the activated transcriptomes of transient MYB15 -overexpressing stilbenoid-producing grapevine leaves, validating our methodological approach for identifying gene regulatory networks of specialised metabolism. Overall, MYB genes from Subgroup 2 appear to play a key role in binding and directly regulating several primary and secondary metabolic steps leading to an increased flux towards stilbenoid production.

NIK (NF-κB inducing kinase) belongs to the mitogen-activated protein kinase family, which activates NF-κB and plays a vital role in immunology, inflammation, apoptosis, and a series of pathological responses. In NF-κB noncanonical pathway, NIK and IKKα have been often studied in mammals and zebrafish. However, few have explored the relationship between NIK and other subunits of the IKK complex. As a classic kinase in the NF-κB canonical pathway, IKKβ has never been researched with NIK in fish. In this paper, the full-length cDNA sequence of grass carp (Ctenopharyngodon idella) NIK (CiNIK) was first cloned and identified. The expression level of CiNIK in grass carp cells was increased under GCRV stimuli. Under the stimulation of GCRV, poly (I:C), and LPS, the expression of NIK in various tissues of grass carp was also increased. This suggests that CiNIK responds to viral stimuli. To study the relationship between CiNIK and CiIKKβ, we co-transfected CiNIK-FLAG and CiIKKB-GFP into grass carp cells in coimmunoprecipitation and immunofluorescence experiments. The results revealed that CiNIK interacts with CiIKKβ. Besides, the degree of autophosphorylation of CiNIK was enhanced under poly (I:C) stimulation. CiIKKβ was phosphorylated by CiNIK and then activated the activity of p65. The activity change of p65 indicates that NF-κB downstream inflammatory genes will be functioning. CiNIK or CiIKKβ up-regulated the expression of IL-8. It got higher when CiNIK and CiIKKβ coexisted. This paper revealed that NF-κB canonical pathway and noncanonical pathway are not completely separated in generating benefits.

Abstract Sepsis is a severe systemic inflammatory syndrome triggered by infection and is a leading cause of morbidity and mortality in intensive care units (ICUs). Immune dysfunction is a hallmark of sepsis. In this study, the authors investigated cell‐cell communication among lymphoid‐derived leucocytes using single‐cell RNA sequencing (scRNA‐seq) to gain a deeper understanding of the underlying mechanisms in late‐stage sepsis. The authors’ findings revealed that both the number and strength of cellular interactions were elevated in septic patients compared to healthy individuals, with several pathways showing significant alterations, particularly in conventional dendritic cells (cDCs) and plasmacytoid dendritic cells (pDCs). Notably, pathways such as CD6‐ALCAM were more activated in sepsis, potentially due to T cell suppression. This study offers new insights into the mechanisms of immunosuppression and provides potential avenues for clinical intervention in sepsis.

Snapdragon (Antirrhinum majus L.), a member of Plantaginaceae, is an important model for plant genetics and molecular studies on plant growth and development, transposon biology and self-incompatibility. Here we report a high-quality genome assembly of A. majus cultivated JI7 (A. majus cv.JI7) of a 510 Mb with 37,714 annotated protein-coding genes. The scaffolds covering 97.12% of the assembled genome were anchored on 8 chromosomes. Comparative and evolutionary analyses revealed that Plantaginaceae and Solanaceae diverged from their most recent ancestor around 62 million years ago (MYA). We also revealed the genetic architectures associated with complex traits such as flower asymmetry and self-incompatibility including a unique TCP duplication around 46-49 MYA and a near complete ψS-locus of ca.2 Mb. The genome sequence obtained in this study not only provides the first genome sequenced from Plantaginaceae but also bring the popular plant model system of Antirrhinum into a genomic age.

Many clustered regularly interspaced short palindromic repeat and CRISPR-associated protein 12b (CRISPR-Cas12b) nucleases have been computationally identified, yet their potential for genome editing remains largely unexplored. In this study, we conducted a GFP-activation assay screening 13 Cas12b nucleases for mammalian genome editing, identifying five active candidates. Candidatus hydrogenedentes Cas12b (ChCas12b) was found to recognize a straightforward WTN (W=T or A) proto-spacer adjacent motif (PAM), thereby dramatically expanding the targeting scope. Upon optimization of the single guide RNA (sgRNA) scaffold, ChCas12b exhibited activity comparable to SpCas9 across a panel of nine endogenous loci. Additionally, we identified nine mutations enhancing ChCas12b specificity. More importantly, we demonstrated that both ChCas12b and its high-fidelity variant, ChCas12b-D496A, enabled allele-specific disruption of genes harboring single nucleotide polymorphisms (SNPs). These data position ChCas12b and its high-fidelity counterparts as promising tools for both fundamental research and therapeutic applications.