Abstract Jasmonates play a number of diverse roles in plant defense and development. CORONATINE INSENSITIVE1 (COI1), an F-box protein essential for all the jasmonate responses, interacts with multiple proteins to form the SCFCOI1 E3 ubiquitin ligase complex and recruits jasmonate ZIM-domain (JAZ) proteins for degradation by the 26S proteasome. To determine which protein directly binds to jasmonoyl-isoleucine (JA-Ile)/coronatine (COR) and serves as a receptor for jasmonate, we built a high-quality structural model of COI1 and performed molecular modeling of COI1–jasmonate interactions. Our results imply that COI1 has the structural traits for binding JA-Ile or COR. The direct binding of these molecules with COI1 was further examined using a combination of molecular and biochemical approaches. First, we used the immobilized jasmonate approach to show that the COI1 protein in crude leaf extracts can bind to the jasmonate moiety of JA-Ile. Second, we employed surface plasmon resonance technology with purified COI1 and JAZ1 protein to reveal the interaction among COI1, JA-Ile, and JAZ1. Finally, we used the photoaffinity labeling technology to show the direct binding of COR with purified insect-expressed COI1. Taken together, these results demonstrate that COI1 directly binds to JA-Ile and COR and serves as a receptor for jasmonate.

In this study, we present the further characterization of a mutant Jurkat T cell line, J.CaM2, that is defective in TCR-mediated signal transduction. Although initial TCR-mediated signaling events such as the inducible tyrosine phosphorylation of the TCR-ζ chain and ZAP-70 are intact in J.CaM2, subsequent events, including increases in intracellular calcium, Ras activation, and IL-2 gene expression are defective. Subsequent analysis of J.CaM2 demonstrated a severe deficiency in pp36/LAT expression, a recently cloned adaptor protein implicated in TCR signaling. Importantly, reexpression of LAT in J.CaM2 restored all aspects of TCR signaling. These results demonstrate a necessary and exclusive role for LAT in T cell activation.

T cell activation induces functional changes in cell shape and cytoskeletal architecture. To facilitate the collection of dynamic, high-resolution images of activated T cells, we plated T cells on coverslips coated with antibodies to the T cell receptor (TCR). Using these images, we were able to quantitate the morphological responses of individual cells over time. Here, we show that TCR engagement triggers the formation and expansion of contacts bounded by continuously remodeled actin-rich rings. These processes are associated with the extension of lamellipodia and require actin polymerization, tyrosine kinase activation, cytoplasmic calcium increases, and LAT, an important hematopoietic adaptor. In addition, the maintenance of the resulting contact requires sustained calcium influxes, an intact microtubule cytoskeleton, and functional LAT.

The mammalian target of rapamycin (mTOR) is centrally involved in cell growth, metabolism, and angiogenesis. While showing clinical efficacy in a subset of tumors, rapamycin and rapalogs are specific and allosteric inhibitors of mTOR complex 1 (mTORC1), but they do not directly inhibit mTOR complex 2 (mTORC2), an emerging player in cancer. Here, we report chemical structure and biological characterization of three pyrazolopyrimidine ATP-competitive mTOR inhibitors, WAY-600, WYE-687, and WYE-354 (IC(50), 5-9 nmol/L), with significant selectivity over phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) isofoms (>100-fold). Unlike the rapalogs, these inhibitors acutely blocked substrate phosphorylation by mTORC1 and mTORC2 in vitro and in cells in response to growth factor, amino acids, and hyperactive PI3K/AKT. Unlike the inhibitors of PI3K or dual-pan PI3K/mTOR, cellular inhibition of P-S6K1(T389) and P-AKT(S473) by the pyrazolopyrimidines occurred at significantly lower inhibitor concentrations than those of P-AKT(T308) (PI3K-PDK1 readout), showing mTOR selectivity in cellular setting. mTOR kinase inhibitors reduced AKT downstream function and inhibited proliferation of diverse cancer cell lines. These effects correlated with a strong G(1) cell cycle arrest in both the rapamycin-sensitive and rapamycin-resistant cells, selective induction of apoptosis, repression of global protein synthesis, and down-regulation of angiogenic factors. When injected into tumor-bearing mice, WYE-354 inhibited mTORC1 and mTORC2 and displayed robust antitumor activity in PTEN-null tumors. Together, our results highlight mechanistic differentiation between rapalogs and mTOR kinase inhibitors in targeting cancer cell growth and survival and provide support for clinical development of mTOR kinase inhibitors as new cancer therapy.

Surveillance of the extracellular environment by immune receptors is of central importance to eukaryotic survival. The rice receptor kinase XA21, which confers robust resistance to most strains of the Gram-negative bacterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), is representative of a large class of cell surface immune receptors in plants and animals. We report the identification of a previously undescribed Xoo protein, called RaxX, which is required for activation of XA21-mediated immunity. Xoo strains that lack RaxX, or carry mutations in the single RaxX tyrosine residue (Y41), are able to evade XA21-mediated immunity. Y41 of RaxX is sulfated by the prokaryotic tyrosine sulfotransferase RaxST. Sulfated, but not nonsulfated, RaxX triggers hallmarks of the plant immune response in an XA21-dependent manner. A sulfated, 21-amino acid synthetic RaxX peptide (RaxX21-sY) is sufficient for this activity. Xoo field isolates that overcome XA21-mediated immunity encode an alternate raxX allele, suggesting that coevolutionary interactions between host and pathogen contribute to RaxX diversification. RaxX is highly conserved in many plant pathogenic Xanthomonas species. The new insights gained from the discovery and characterization of the sulfated protein, RaxX, can be applied to the development of resistant crop varieties and therapeutic reagents that have the potential to block microbial infection of both plants and animals.

Abstract Effective plant defense strategies rely in part on the perception of non-self determinants, so-called microbe-associated molecular patterns (MAMPs), by transmembrane pattern recognition receptors leading to MAMP-triggered immunity. Plant resistance against necrotrophic pathogens with a broad host range is complex and yet not well understood. Particularly, it is unclear if resistance to necrotrophs involves pattern recognition receptors. Here, we partially purified a novel proteinaceous elicitor called SCLEROTINIA CULTURE FILTRATE ELICITOR1 (SCFE1) from the necrotrophic fungal pathogen Sclerotinia sclerotiorum that induces typical MAMP-triggered immune responses in Arabidopsis thaliana. Analysis of natural genetic variation revealed five Arabidopsis accessions (Mt-0, Lov-1, Lov-5, Br-0, and Sq-1) that are fully insensitive to the SCFE1-containing fraction. We used a forward genetics approach and mapped the locus determining SCFE1 sensitivity to RECEPTOR-LIKE PROTEIN30 (RLP30). We also show that SCFE1-triggered immune responses engage a signaling pathway dependent on the regulatory receptor-like kinases BRASSINOSTEROID INSENSITIVE1-ASSOCIATED RECEPTOR KINASE1 (BAK1) and SUPPRESSOR OF BIR1-1/EVERSHED (SOBIR1/EVR). Mutants of RLP30, BAK1, and SOBIR1 are more susceptible to S. sclerotiorum and the related fungus Botrytis cinerea. The presence of an elicitor in S. sclerotiorum evoking MAMP-triggered immune responses and sensed by RLP30/SOBIR1/BAK1 demonstrates the relevance of MAMP-triggered immunity in resistance to necrotrophic fungi.

·The biotrophic pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) produces a sulfated peptide named RaxX, which shares similarity to peptides in the PSY (plant peptide containing sulfated tyrosine) family. We hypothesize that RaxX functionally mimics the growth stimulating activity of PSY peptides. ·Root length was measured in Arabidopsis and rice treated with synthetic RaxX peptides. We also used comparative genomic analysis and Reactive Oxygen Species (ROS) burst assay to evaluate the activity of RaxX and PSY peptides. ·Here we found that a synthetic sulfated RaxX derivative comprising 13 residues (RaxX13-sY), highly conserved between RaxX and PSY, induces root growth in Arabidopsis and rice in a manner similar to that triggered by PSY. We identified residues that are required for activation of immunity mediated by the rice XA21 receptor but that are not essential for root growth induced by PSY. Finally, we showed that a Xanthomonas strain lacking raxX is impaired in virulence. ·These findings suggest that RaxX serves as a molecular mimic of PSY peptides to facilitate Xoo infection and that XA21 has evolved the ability to recognize and respond specifically to the microbial form of the peptide.

The decoy exon model has been proposed to regulate a subset of intron retention (IR) events involving predominantly larger introns (>1kb). Splicing reporter studies have shown that decoy splice sites are essential for activity, suggesting that decoys act by engaging intron-terminal splice sites and competing with cross-intron interactions required for intron excision. The decoy model predicts that antisense oligonucleotides blocking decoy splice sites in endogenous pre-mRNA should increase productive gene expression by reducing IR. Indeed, we now demonstrate that targeting a decoy 5′ splice site in the O-GlcNAc transferase (OGT) gene reduced IR from ~80% to ~20% in primary human erythroblasts, accompanied by increases in spliced OGT RNA and OGT protein expression. The remaining OGT IR was refractory to antisense treatment and might be mediated by independent mechanism(s). In contrast, other retained introns were strongly dependent on decoy function, since IR was nearly eliminated by antisense targeting of 5′ splice sites. Genes in the latter group encode the widely expressed splicing factor (SF3B1), and the erythroid-specific structural protein, alpha-spectrin (SPTA1). These results show that modulating decoy exon function can dramatically alter IR, and suggest that dynamic regulation of decoy exons could be a mechanism to fine tune gene expression post-transcriptionally in many cell types.