Abstract Despite decades of research, mechanisms by which co-transcriptional alternative splicing events are targeted to the correct genomic locations to drive cell fate decisions remain unknown. By combining structural and molecular approaches, we define a new mechanism by which an essential transcription factor (TF) targets co-transcriptional splicing through physical and functional interaction with RNA and RNA binding proteins (RBPs). We show that an essential TF co-transcriptionally regulates sex-specific alternative splicing by directly interacting with a subset of target RNAs on chromatin and modulating the dynamics of hnRNPA2 homolog nuclear splicing condensates.

Abstract Co-transcriptional splicing coordinates the processes of transcription and splicing and is driven by transcription factors (TFs) and diverse RNA-binding proteins (RBPs). Yet the mechanisms by which specific TFs and RBPs function together in context-specific ways to drive precise co-transcriptional splicing at each of thousands of genomic loci remains unknown. Therefore, we have used sex-specific splicing in Drosophila as a model to understand how the function of TFs and RBPs is coordinated to transcribe and process specific RNA transcripts at the correct genomic locations. We show widespread sex-specific transcript diversity occurs much earlier than previously thought and present a new pipeline called time2splice to quantify splicing changes over time. We define several mechanisms by which the essential and functionally-conserved CLAMP TF functions with specific RBPs to precisely regulate co-transcriptional splicing: 1) CLAMP links the DNA of gene bodies of sex-specifically spliced genes directly to the RNA of target genes and physically interacts with snRNA and protein components of the splicing machinery; 2) In males, CLAMP regulates the distribution of the highly conserved RBP M ale le ss (MLE) (RNA Helicase A) to prevent aberrant sex-specific splicing; 3) In females, CLAMP modulates alternative splicing by directly binding to target DNA and RNA and indirectly through regulating the splicing of sex lethal , the master regulator of sex determination. Overall, we provide new insight into how TFs function specifically with RBPs to drive alternative splicing.

Abstract Advanced genomic technologies have generated thousands of Protein-Nucleic acid binding datasets that have the potential to identify testable gene regulatory network (GRNs) models governed by combinatorial associations between factors. Transcription factors (TFs) and RNA binding proteins (RBPs) are nucleic-acid binding proteins regulating gene expression and are key drivers of GRN function. However, the combinatorial mechanisms by which the interactions between specific TFs and RBPs regulate gene expression remain largely unknown. To identify possible combinations of TFs and RBPs that may function together, developing a tool that compares and contrasts the interactions of multiple TFs and RBPs with nucleic acids to identify their common and unique targets is necessary. Therefore, we introduce BindCompare, a user-friendly tool that can be run locally to predict new combinatorial relationships between TFs and RBPs. BindCompare can analyze data from any organism with known annotated genome information and outputs files with detailed genomic locations and gene information for targets for downstream analysis. Overall, Bindcompare is a new tool that identifies TFs and RBPs that co-bind to the same DNA and/or RNA loci, generating testable hypotheses about their combinatorial regulation of target genes. BindCompare is an open-source package that is available on the Python Packaging Index (PyPI, https://pypi.org/project/bindcompare/ ) with the source code available on GitHub ( https://github.com/pranavmahabs/bindcompare ). Complete documentation for the package can be found at both of these links.