The spatiotemporal configuration of genes with distal regulatory elements, and the impact of chromatin mobility on transcription, remain unclear. Loop extrusion is an attractive model for bringing genetic elements together, but how this functionally interacts with transcription is also largely unknown. We combine live tracking of genomic loci and nascent transcripts with molecular dynamics simulations to assess the 4D arrangement of the Sox2 gene and its enhancer, in response to a battery of perturbations. We find that alterations in chromatin mobility, not promoter-enhancer distance, is more informative about transcriptional status. Active elements display more constrained mobility, consistent with confinement within specialized nuclear sites, and alterations in enhancer mobility distinguish poised from transcribing alleles. Strikingly, we find that whereas loop extrusion and transcription factor-mediated clustering contribute to promoter-enhancer proximity, they have antagonistic effects on chromatin dynamics. This provides an experimental framework for the underappreciated role of chromatin dynamics in genome regulation.

Abstract Membrane contact sites between organelles are organized by protein bridges. Among the components of these contacts, the VAP family comprises endoplasmic reticulum (ER)-anchored proteins, such as MOSPD2, functioning as major ER-organelle tethers. MOSPD2 distinguishes itself from the other members of the VAP family by the presence of a CRAL-TRIO domain. In this study, we show that MOSPD2 forms ER-LD contacts thanks to its CRAL-TRIO domain. MOSPD2 ensures the attachment of the ER to LDs through a direct protein-membrane interaction involving an amphipathic helix that has an affinity for lipid packing defects present at the surface of LDs. Remarkably, the absence of MOSPD2 markedly disturbs the assembly of lipid droplets. These data show that MOSPD2, in addition to being a general ER receptor for inter-organelle contacts, possesses an additional tethering activity and is specifically implicated in the biology of LDs via its CRAL-TRIO domain.

Abstract PLK1 is an important regulator of mitosis whose protein levels and activity fluctuate during the cell cycle. PLK1 dynamically localizes to various mitotic structures to regulate chromosome segregation. However, the signaling pathways linking localized PLK1 activity to its protein stability remain elusive. Here, we identify the Ubiquitin-Binding Protein 2-Like (UBAP2L) that controls both, the localization and the protein stability of PLK1.We demonstrate that UBAP2L is a spindle-associated protein whose depletion leads to severe mitotic defects. UBAP2L depleted cells are characterized by increased PLK1 protein levels and abnormal PLK1 accumulation in several mitotic structures such as kinetochores, centrosomes and mitotic spindle. UBAP2L deficient cells exit mitosis and enter the next interphase in the presence of aberrant PLK1 kinase activity. The C-terminal domain of UBAP2L mediates its function on PLK1 independently of its role in stress response signaling. Importantly, the mitotic defects of UBAP2L depleted cells are largely rescued upon chemical inhibition of PLK1. Overall, our data suggest that UBAP2L is required to finetune the ubiquitin-mediated PLK1 turnover during mitosis as a means to maintain genome fidelity.

ABSTRACT NR5A1 is an orphan nuclear receptor crucial for gonadal development in mammals. In the mouse testis it is expressed both in Sertoli cells (SC) and Leydig cells (LC). To investigate its role posteriorly to sex determination, we have generated and analysed mice lacking NR5A1 in SC from embryonic day (E) 13.5 onwards ( Nr5a1 SC−/− mutants). Ablation of Nr5a1 impairs the expression of genes characteristic of SC identity (e.g., Sox9, Amh ), makes SC to progressively die from E14.5 by a Trp53 -independent mechanism, and induces disorganization of the testis cords, which, together, yields germ cells (GC) to prematurely enter meiosis and die, instead of becoming quiescent. Single-cell RNA-sequencing experiments revealed that Nr5a1 -deficient SC acquire a pre-granulosa cell-like identity, and profoundly modify the landscape of the adhesion molecules and extracellular matrix they express. We propose therefore that SC lacking NR5A1 transdifferentiate and die by anoikis. Fetal LC do not display major changes in their transcriptome, indicating that SC are not required beyond E14.5 for their emergence or maintenance. In contrast, adult LC were missing in Nr5a1 SC−/− postnatal testes. In addition, adult males display Müllerian duct derivatives (i.e., uterus, vagina), as well as a decreased anogenital distance and a shorter penis that can be explained by loss of AMH production and defective HSD17B1- and HSD17B3-mediated synthesis of testosterone in SC during fetal life. Together, our findings indicate that Nr5a1 expressed in SC after the period of sex determination safeguards SC identity, which maintains proper seminiferous cord organization and prevents GC to enter meiosis.

Abstract X-Linked myotubular myopathy (XLMTM) is characterized by severe skeletal muscle weakness and reduced life expectancy. The pathomechanism and the impact of non-muscular defects affecting survival, such as liver dysfunction, are poorly understood. Here, we investigated organ-specific effects of XLMTM using the Mtm1 −/y mouse model. We performed RNA-sequencing to identify a common mechanism in different skeletal muscles, and to explore potential phenotypes and compensatory mechanisms in the heart and the liver. The cardiac and hepatic function and structural integrity were assessed both in vivo and in vitro. Our findings revealed no defects in liver function or morphology. A disease signature common to several skeletal muscles highlighted dysregulation of muscle development, inflammation, cell adhesion and oxidative phosphorylation as key pathomechanisms. The heart displayed only mild functional alterations without obvious structural defects. Transcriptomic analyses revealed an opposite dysregulation of mitochondrial function, cell adhesion and beta integrin trafficking pathways in cardiac muscle compared to skeletal muscles. Despite this dysregulation, biochemical and cellular experiments demonstrated that these pathways were strongly affected in skeletal muscle and normal in cardiac muscle. Moreover, biomarkers reflecting the molecular activity of MTM1, such as PtdIns3 P and dynamin 2 levels, were increased in the skeletal muscles but not in cardiac muscle. Overall, these data suggest a compensatory mechanism preserving cardiac function, pointing to potential therapeutic targets to cure the severe skeletal muscle defects in XLMTM.