Smc5/6 is required for repair at collapsed replication forks.

In eukaryotes, three pairs of structural-maintenance-of-chromosome (SMC) proteins are found in conserved multisubunit protein complexes required for chromosomal organization. Cohesin, the Smc1/3 complex, mediates sister chromatid cohesion while two condensin complexes containing Smc2/4 facilitate chromosome condensation. Smc5/6 scaffolds an essential complex required for homologous recombination repair. We have examined the response of smc6 mutants to the inhibition of DNA replication. We define homologous recombination-dependent and -independent functions for Smc6 during replication inhibition and provide evidence for a Rad60-independent function within S phase, in addition to a Rad60-dependent function following S phase. Both genetic and physical data show that when forks collapse (i.e., are not stabilized by the Cds1Chk2 checkpoint), Smc6 is required for the effective repair of resulting lesions but not for the recruitment of recombination proteins. We further demonstrate that when the Rad60-dependent, post-S-phase Smc6 function is compromised, the resulting recombination-dependent DNA intermediates that accumulate following release from replication arrest are not recognized by the G2/M checkpoint

Smc5/6 maintains stalled replication forks in a recombination-competent conformation

The Smc5/6 structural maintenance of chromosomes complex is required for efficient homologous recombination (HR). Defects in Smc5/6 result in chromosome missegregation and fragmentation. By characterising two Schizosaccharomyces pombe smc6 mutants, we define two separate functions for Smc5/6 in HR. The first represents the previously described defect in processing recombination-dependent DNA intermediates when replication forks collapse, which leads to increased rDNA recombination. The second novel function defines Smc5/6 as a positive regulator of recombination in the rDNA and correlates mechanistically with a requirement to load RPA and Rad52 onto chromatin genome-wide when replication forks are stably stalled by nucleotide depletion. Rad52 is required for all HR repair, but Rad52 loading in response to replication fork stalling is unexpected and does not correlate with damage-induced foci. We propose that Smc5/6 is required to maintain stalled forks in a stable recombination-competent conformation primed for replication restart

One amino acid makes the difference: the formation of ent-kaurene and 16alpha-hydroxy-ent-kaurane by diterpene synthases in poplar

BACKGROUND: Labdane-related diterpenoids form the largest group among the diterpenes. They fulfill important functions in primary metabolism as essential plant growth hormones and are known to function in secondary metabolism as, for example, phytoalexins. The biosynthesis of labdane-related diterpenes is mediated by the action of class II and class I diterpene synthases. Although terpene synthases have been well investigated in poplar, little is known about diterpene formation in this woody perennial plant species. RESULTS: The recently sequenced genome of Populus trichocarpa possesses two putative copalyl diphosphate synthase genes (CPS, class II) and two putative kaurene synthase genes (KS, class I), which most likely arose through a genome duplication and a recent tandem gene duplication, respectively. We showed that the CPS-like gene PtTPS17 encodes an ent-copalyl diphosphate synthase (ent-CPS), while the protein encoded by the putative CPS gene PtTPS18 showed no enzymatic activity. The putative kaurene synthases PtTPS19 and PtTPS20 both accepted ent-copalyl diphosphate (ent-CPP) as substrate. However, despite their high sequence similarity, they produced different diterpene products. While PtTPS19 formed exclusively ent-kaurene, PtTPS20 generated mainly the diterpene alcohol, 16α-hydroxy-ent-kaurane. Using homology-based structure modeling and site-directed mutagenesis, we demonstrated that one amino acid residue determines the different product specificity of PtTPS19 and PtTPS20. A reciprocal exchange of methionine 607 and threonine 607 in the active sites of PtTPS19 and PtTPS20, respectively, led to a complete interconversion of the enzyme product profiles. Gene expression analysis revealed that the diterpene synthase genes characterized showed organ-specific expression with the highest abundance of PtTPS17 and PtTPS20 transcripts in poplar roots. CONCLUSIONS: The poplar diterpene synthases PtTPS17, PtTPS19, and PtTPS20 contribute to the production of ent-kaurene and 16α-hydroxy-ent-kaurane in poplar. While ent-kaurene most likely serves as the universal precursor for gibberellins, the function of 16α-hydroxy-ent-kaurane in poplar is not known yet. However, the high expression levels of PtTPS20 and PtTPS17 in poplar roots may indicate an important function of 16α-hydroxy-ent-kaurane in secondary metabolism in this plant organ. ELECTRONIC SUPPLEMENTARY MATERIAL: The online version of this article (doi:10.1186/s12870-015-0647-6) contains supplementary material, which is available to authorized users

The organ-specific expression of terpene synthase genes contributes to the terpene hydrocarbon composition of chamomile essential oils

BACKGROUND: The essential oil of chamomile, one of the oldest and agronomically most important medicinal plant species in Europe, has significant antiphlogistic, spasmolytic and antimicrobial activities. It is rich in chamazulene, a pharmaceutically active compound spontaneously formed during steam distillation from the sesquiterpene lactone matricine. Chamomile oil also contains sesquiterpene alcohols and hydrocarbons which are produced by the action of terpene synthases (TPS), the key enzymes in constructing terpene carbon skeletons. RESULTS: Here, we present the identification and characterization of five TPS enzymes contributing to terpene biosynthesis in chamomile (Matricaria recutita). Four of these enzymes were exclusively expressed in above-ground organs and produced the common terpene hydrocarbons (−)-(E)-β-caryophyllene (MrTPS1), (+)-germacrene A (MrTPS3), (E)-β-ocimene (MrTPS4) and (−)-germacrene D (MrTPS5). A fifth TPS, the multiproduct enzyme MrTPS2, was mainly expressed in roots and formed several Asteraceae-specific tricyclic sesquiterpenes with (−)-α-isocomene being the major product. The TPS transcript accumulation patterns in different organs of chamomile were consistent with the abundance of the corresponding TPS products isolated from these organs suggesting that the spatial regulation of TPS gene expression qualitatively contribute to terpene composition. CONCLUSIONS: The terpene synthases characterized in this study are involved in the organ-specific formation of essential oils in chamomile. While the products of MrTPS1, MrTPS2, MrTPS4 and MrTPS5 accumulate in the oils without further chemical alterations, (+)-germacrene A produced by MrTPS3 accumulates only in trace amounts, indicating that it is converted into another compound like matricine. Thus, MrTPS3, but also the other TPS genes, are good markers for further breeding of chamomile cultivars rich in pharmaceutically active essential oils

Handlungsempfehlungen für eine bessere Klimakoordination in Kommunen

Klimaschutz und Klimaanpassung sind in Deutschland bisher keine kommunalen Pflichtaufgaben. Die Dringlichkeit der Lage erfordert daher, dass Kommunen selbst aktiv werden. Ihnen bleibt nur noch wenig Zeit, eigene Lösungsansätze zum Umgang mit dem Klimawandel zu entwickeln und zu testen. „Hierfür fehlen Kommunen jedoch oft die personellen und finanziellen Ressourcen“, sagt der Stadtforscher Wolfgang Haupt von der Forschungsgruppe Urbane Nachhaltigkeitstransformationen des IRS. Vor diesem Hintergrund empfehlen die Autor*innen in ihrem neuen Policy Paper „Handlungsempfehlungen für eine bessere Klimakoordination in Kommunen“ den Fokus stärker auf den Transfer von bereits erprobten Maßnahmen aus anderen Städten zu legen. Ihre Handlungsempfehlungen richten sich an politische Verantwortliche in Kommunen und an Mitarbeitende von Stadtverwaltungen, die für die Koordination der Klimapolitik (Klimaschutz und/oder Klimaanpassung) innerhalb ihrer Stadt verantwortlich sind. Kern ihrer Handlungsempfehlungen sind drei erfolgreich erprobte Maßnahmen, die auf institutionelle Veränderungen innerhalb einer Stadtverwaltung abzielen. Konkret geht es um die die Einrichtung eines Klimarats (Potsdam), die Einführung eines Klima-Checks in der Bauleitplanung (Remscheid) und die Einrichtung einer Klima-Stabstelle (Würzburg). Diese Maßnahmen weisen ein hohes Transferpotenzial auf, da für deren Umsetzung keine besonderen Voraussetzungen innerhalb der Stadt nötig sind. Das Paper gibt Auskunft über die zentralen Erfolgsfaktoren der drei Maßnahmen

Dissipative control over the toehold-mediated DNA strand displacement reaction

Here we show a general approach to achieve dissipative control over toehold-mediated strand-displacement, the most widely employed reaction in the field of DNA nanotechnology. The approach relies on rationally re-engineering the classic strand displacement reaction such that the high-energy invader strand (fuel) is converted into a low-energy waste product through an energy-dissipating reaction allowing the spontaneous return to the original state over time. We show that such dissipative control over the toehold-mediated strand displacement process is reversible (up to 10 cycles), highly controllable and enables unique temporal activation of DNA systems. We show here two possible applications of this strategy: the transient labelling of DNA structures and the additional temporal control of cascade reactions

Klimapolitische Entwicklungspfade deutscher Groß- und Mittelstädte

Dieser Forschungsbericht bietet vertiefte klimapolitische Pfadanalysen von 17 Groß- und Mittelstädten in den Bundesländern Baden-Württemberg, Bayern, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen. Die Pfadanalysen basieren auf umfangreichen Analysen zahlreicher Policy-Dokumente und Interviews mit Vertreter:innen aus Stadtverwaltungen, Kommunalpolitik und Zivilgesellschaft. Die Fallstädte sind im Hinblick auf Klimapolitik unterschiedlich aktiv und lassen sich fünf verschiedenen Stadttypen zuordnen, die anhand von strukturellen Merkmalen definiert sind. Im Fokus des Berichts steht der Einfluss dieser Stadttypen auf die klimapolitische Aktivität einer Stadt. Dabei kommt die Studie zu folgenden zentralen Ergebnissen: - Städte, die seit Jahrzehnten ein Image als Grüne Städte pflegen und als Vorreiter in den Bereichen Umweltschutz und Nachhaltigkeit gelten, sind auch im Bereich Klimaschutz und meist auch im Bereich Klimaanpassung weit fortgeschritten. - Wissenschaftsstädten fällt es deutlich leichter klimapolitische Akzente zu setzen als anderen Städten. Dies liegt unter anderem an den oft günstigeren ökonomischen, sozio-ökonomischen und sozio-demographischen Rahmenbedingungen. - Industriestädten (im Wandel), bei denen es sich oft um schrumpfende Städte handelt, fällt es schwerer, klimapolitische Erfolge zu erzielen als etwa innovativen und wachsenden Wissenschaftsstädten. - In Welterbestädten kommt es oft zu Konflikten zwischen Klimapolitik und Denkmalschutz. Dennoch können je nach Art des Welterbes auch Synergien entstehen, da beide Aspekte Bestandteil einer nachhaltigen Stadtentwicklung sein können. - In Städteregionen kommt es oft zu fruchtbaren Kooperationen zwischen Städten (z.B. gemeinsame Klimastrategien). Bestätigen können wir dies aber nur für die Kooperation zwischen Großstädten innerhalb einer Städteregion

Stärkung der Integration von Klimaanpassung an Hitze und Starkregen in die kommunale Planung

Damit eine Stadt gegenüber dem fortschreitenden Klimawandel gewappnet ist, sind die Integration von Klimaanpas­sungsmaßnahmen in kommunale Planungsprozesse und die Schaffung von konkreten Planungs- und Handlungsgrund­lagen wesentlich. Dieses politische Empfehlungspapier fasst für Bund, Länder und Kommunen zwölf Handlungsempfehlungen zusammen, die zur Stärkung der Integration von Klimaanpassung an Hitze und Starkregen in die kommunale Planung beitragen. Es verfolgt dabei zwei Ziele: Erstens sollen die Rahmenbedingungen zur Integration von Klimaanpassungsbelangen in die Stadtplanung auf Bundes- und Landes­ebene verbessert werden. Zweitens sollen Klimaanpassungsbelange insgesamt stärker und ange­messener in die formelle und informelle Planung der kommunalen Ebene integriert werden. Die Empfehlungen richten sich an politische Entscheidungsträgerinnen und Akteurinnen, die direkt oder indirekt bei der Integration von Klimaanpassung in kommunale Planungsprozesse mitwirken und mitentscheiden. Dies sind insbesondere politische Entscheidungsträgerinnen auf Bundes-, Landes- und kommunaler Ebene, die kommunale Verwaltung, Klimaanpassungsmanagerinnen, Landschafts- und Städteplanerinnen, sowie Multiplikatorin­nen wie der Landkreistag und der Städte- und Gemeindebund. Die Handlungsempfeh­lungen wurden im Rahmen des Forschungsprojektes "ExTrass: Urbane Resilienz gegenüber extremen Wetterereignissen — Typologien und Transfer von Anpassungsstrategien in kleinen Großstädten und Mittelstädten" (als Teil der BMBF-Leit­initiative Zukunftsstadt) im engen Austausch zwischen kommunalen Fachplanerinnen, weiteren kommunalen Vertre­terinnen und Wissenschaftlerinnen erarbeitet

Interactions between the Nse3 and Nse4 Components of the SMC5-6 Complex Identify Evolutionarily Conserved Interactions between MAGE and EID Families

The SMC5-6 protein complex is involved in the cellular response to DNA damage. It is composed of 6-8 polypeptides, of which Nse1, Nse3 and Nse4 form a tight sub-complex. MAGEG1, the mammalian ortholog of Nse3, is the founding member of the MAGE (melanoma-associated antigen) protein family and Nse4 is related to the EID (E1A-like inhibitor of differentiation) family of transcriptional repressors.Using site-directed mutagenesis, protein-protein interaction analyses and molecular modelling, we have identified a conserved hydrophobic surface on the C-terminal domain of Nse3 that interacts with Nse4 and identified residues in its N-terminal domain that are essential for interaction with Nse1. We show that these interactions are conserved in the human orthologs. Furthermore, interaction of MAGEG1, the mammalian ortholog of Nse3, with NSE4b, one of the mammalian orthologs of Nse4, results in transcriptional co-activation of the nuclear receptor, steroidogenic factor 1 (SF1). In an examination of the evolutionary conservation of the Nse3-Nse4 interactions, we find that several MAGE proteins can interact with at least one of the NSE4/EID proteins.We have found that, despite the evolutionary diversification of the MAGE family, the characteristic hydrophobic surface shared by all MAGE proteins from yeast to humans mediates its binding to NSE4/EID proteins. Our work provides new insights into the interactions, evolution and functions of the enigmatic MAGE proteins