Abstract Mechanical stress is known to fuel several hallmarks of cancer, ranging from genome instability to uncontrolled proliferation or invasion. Cancer cells are constantly challenged by mechanical stresses not only in the primary tumour but also during metastasis. However, this latter has seldom been studied with regards to mechanobiology, in particular resistance to anoikis, a cell death programme triggered by loss of cell adhesion. Here, we show in vitro that migrating breast cancer cells develop resistance to anoikis following their passage through microporous membranes mimicking confined migration (CM), a mechanical constriction that cancer cells encounter during metastasis. This CM-induced resistance was mediated by Inhibitory of Apoptosis Proteins (IAPs), and sensitivity to anoikis could be restored after their inhibition using SMAC mimetics. Anoikis-resistant mechanically-stressed cancer cells displayed enhanced cell motility and evasion from natural killer cell-mediated immune surveillance, as well as a marked advantage to form lung metastatic lesions in mice. Our findings reveal that CM increases the metastatic potential of breast cancer cells.

Abstract Histone modifier lysine (K)-specific demethylase 2B ( KDM2B) plays a role in hematopoietic cells differentiation and its expression appears to be deregulated in certain cancers of hematological and lymphoid origins. We have previously found that KDM2B gene is differentially methylated in cell lines derived from the Epstein-Barr virus (EBV) associated endemic Burkitt’s lymphomas (eBL) compared to EBV negative sporadic BL cells. However, whether KDM2B plays a role in eBL development has never been previously demonstrated. Oncogenic viruses have been shown to hijack the host cell epigenome to complete their life cycle and to promote the transformation process by perturbing cell chromatin organization. Here we investigated whether EBV would alter KDM2B levels to enable its life cycle and promote B-cells transformation. We show that infection of B-cells with EBV leads to down-regulation of KDM2B levels. We also show that LMP1, one of the main EBV transforming proteins, induces increased DNMT1 recruitment to KDM2B gene and augments its methylation. By altering KDM2B levels and performing chromatin immunoprecipitation in EBV infected B-cells, we were able to show that KDM2B is recruited to the EBV gene promoters and inhibits their expression. Furthermore, forced KDM2B expression in immortalized B-cells led to altered mRNA levels of some differentiation-related genes. Our data show that EBV deregulates KDM2B levels through an epigenetic mechanism and provide evidence for a role of KDM2B in regulating virus and host cell gene expression, warranting further investigations to assess the role of KDM2B in the process of EBV-mediated lymphomagenesis. IMPORTANCE. In Africa, Epstein-Barr virus infection is associated with endemic Burkitt lymphoma, a pediatric cancer. The molecular events leading to its development are poorly understood compared to the sporadic Burkitt lymphoma. In a previous study, by analyzing the DNA methylation changes in endemic compared to sporadic Burkitt lymphomas cell lines, we identified several differential methylated genomic positions in proximity of genes with a potential role in cancer, among them the KDM2B gene. KDM2B encodes a histone H3 demethylase already shown to be involved in some hematological disorders. However, whether KDM2B plays a role in the development of Epstein-Barr virus-mediated lymphoma has never been investigated before. In this study we show that Epstein-Barr virus deregulates KDM2B expression and describe the underlying mechanisms. We also reveal a role of the demethylase in controlling viral and B-cells genes expression, thus highlighting a novel interaction between the virus and the cellular epigenome.

Abstract Cytosine DNA methylation in the CpG context (5mCpG) is associated with the transcriptional status of nuclear DNA. Due to technical limitations, it has been less clear if mitochondrial DNA (mtDNA) is methylated and whether 5mCpG has a regulatory role in this context. The main aim of this work was to develop and validate a novel tool for determining methylation of mtDNA and to corroborate its existence across different biological contexts. Using long-read nanopore sequencing we found low levels of CpG methylation (with few exceptions) and little variation across biological processes: differentiation, oxidative stress, and cancer. 5mCpG was overall higher in tissues compared to cell lines, with small additional variation between cell lines of different origin. Although we do show several significant changes in all these conditions, 5mCpG is unlikely to play a major role in defining the transcriptional status of mitochondrial genes.

Abstract Beyond their critical role in hemostasis, platelets physically interact with neutrophils to form neutrophil-platelet aggregates (NPAs), enhancing neutrophil effector functions during inflammation. NPAs may also promote disease worsening in various inflammatory diseases. However, characterization of NPAs in cancer remains totally unexplored. Using ImageStream®X (ISX) imaging flow cytometer, we were not only allowed able to detect CD15 + CD14 − CD36 + ITGA2B + NPAs in both healthy donors’ (HDs) and cancer patients’ bloods, but we also showed that NPAs result from the binding of platelets preferentially to low-density neutrophils (LDNs) as opposed to normal-density neutrophils (NDNs). By re-analyzing two independent public scRNAseq data of whole blood leukocytes from cancer patients and HDs, we could identify a subset of neutrophils with high platelet gene expression that may correspond to NPAs. Moreover, we showed that cancer patients’ derived NPAs possessed a distinct molecular signature compared with the other neutrophil subsets, independently of platelet genes. Gene ontology (GO) term enrichment analysis of this NPAs-associated neutrophil transcriptomic signature revealed a significant enrichment of neutrophil degranulation, chemotaxis and trans-endothelial migration GO terms. Lastly, using The Cancer Genome Atlas (TCGA), we could show by multivariate Cox analysis that the NPAs-associated neutrophil transcriptomic signature was associated with a worse patient prognosis in several cancer types. These results suggest that neutrophils from NPAs are systemically primed by platelets empowering them with cancer progression capacities once at tumor site. NPAs may therefore hold clinical utility as novel non-invasive blood prognostic biomarker in cancer patients with solid tumors. Novelty and Impact Platelets physically interact with peripheral blood neutrophils to form neutrophil-platelet aggregates (NPAs), known to promote disease worsening in various inflammatory diseases. However, characterization of NPAs in cancer remains totally unexplored. We showed that NPAs-associated neutrophils were a yet-unreported unique subset of circulating neutrophils associated with a worse patient prognosis in several cancer types. NPAs may hold clinical utility as novel non-invasive blood prognostic biomarker in cancer patients with solid tumors.

ABSTRACT Background & Aims Transcription termination fine tunes gene expression and contributes to specify the function of RNAs in eukaryotic cells. Transcription termination of hepatitis B virus (HBV) is subjected to the recognition of the canonical polyadenylation signal (cPAS) common to all viral transcripts. The regulation of the usage of this cPAS and its impact on viral gene expression and replication is currently unknown. Approach & Results To unravel the regulation of HBV transcript termination, we implemented a 3’ RACE-PCR assay coupled to single molecule sequencing both in in vitro infected hepatocytes and in chronically infected patients. The detection of a previously unidentified transcriptional readthrough indicated that the cPAS was not systematically recognized during HBV replication in vitro and in vivo . Gene expression downregulation experiments demonstrated a role for the RNA helicases DDX5 and DDX17 in promoting viral transcriptional readthrough, which was, in turn, associated to HBV RNA destabilization and decreased HBx protein expression. RNA and chromatin immunoprecipitation, together with mutation of cPAS sequence suggested a direct role of DDX5 and DDX17 in functionally linking cPAS recognition to transcriptional readthrough, HBV RNA stability and replication. Conclusions Our findings identify DDX5 and DDX17 as crucial determinants for HBV transcriptional fidelity and as host restriction factors for HBV replication.

Abstract Both identity and plasticity of CD4 T helper (Th) cells are regulated in part by epigenetic mechanisms. However, a method that reliably and readily profiles DNA base modifications is still needed to finely study Th cell differentiation. Cytosine methylation (5mC) and cytosine hydroxymethylation (5hmC) are DNA modifications that identify stable cell phenotypes but their potential to characterize intermediate cell transitions has not yet been evaluated. To assess transition states in Th cells, we developed a new method to profile Th cell identity using cas9-targeted single molecule nanopore sequencing and found that 5mC and 5hmC can be used as markers of cellular identity. Targeting as few as 10 selected genomic loci, we were able to distinguish major differentiated T cell subtypes as well as intermediate phenotypes by their native DNA 5mC/5hmC patterns. Moreover, by using off-target sequences we were able to infer transcription factor activities relevant to each cell subtype. Our analysis demonstrates the importance of epigenetic regulation by 5mC and 5hmC modifications in the establishment of Th cell identity. Furthermore, our data highlight the potential to exploit this immune profiling application to elucidate the pathogenic role of Th transition states in autoimmune diseases.

Abstract The ventricular-subventricular zone (V-SVZ) is the largest neurogenic region of the postnatal forebrain, containing neural stem cells (NSCs) that emerge from both the embryonic pallium and subpallium. Despite of this dual origin, glutamatergic neurogenesis declines rapidly after birth, while gabaergic neurogenesis persists throughout life. Here, we performed single-cell RNA-sequencing (scRNA-Seq) of the postnatal dorsal V-SVZ for unravelling the mechanisms leading to pallial lineage germinal activity silencing. We identify cell lineage-specific NSCs primed for the generation of neurons or glial cells, as well as a large population of so far uncharacterized quiescent NSCs (qNSC). Pallial qNSCs enter a state of deep quiescence, characterized by persistent TGFbeta/BMP signalling, reduced transcriptional activity and Hopx expression, whilst in contrast, subpallial qNSCs remain transcriptionally primed for activation. Induction of deep pallial quiescence is paralleled by a rapid blockade of glutamatergic neuron production and differentiation. Finally, manipulation of the TGFbeta/BMP receptor Bmpr1a demonstrate its key role in mediating these effects at early postnatal times. Together, our results highlight a central role of TGFbeta/BMP-signalling in synchronizing quiescence induction and blockade of neuronal differentiation to rapidly silence pallial germinal activity after birth.

Abnormal DNA methylation has been described in human inflammatory conditions of the gastrointestinal tract, such as inflammatory bowel disease (IBD). As other complex diseases, IBD results from the balance between genetic predisposition and environmental exposures. As such, DNA methylation may be placed as an effector of both, genetic susceptibility variants and/or environmental signals such as cytokine exposure. We attempted to discern between these two non-excluding possibilities by performing a meta-analysis of DNA methylation data in intestinal epithelial cells of IBD and control samples. We identified abnormal DNA methylation at different levels: deviation from mean methylation signals at site and region levels, and differential variability. A fraction of such changes are associated with genetic polymorphisms linked to IBD susceptibility. In addition, by comparing with another intestinal inflammatory condition (i.e. celiac disease) we propose that aberrant DNA methylation can also be the result of unspecific processes such as chronic inflammation. Our characterization suggests that IBD methylomes combine intrinsic and extrinsic responses in intestinal epithelial cells, and could point to knowledge-based biomarkers of IBD detection and progression.

Triggering apoptosis remains an efficient strategy to treat cancer. However, apoptosis is no longer a final destination, since cells can undergo partial apoptosis without dying. Recent evidence shows that partial mitochondrial permeabilization and non-lethal caspase activation occur under certain circumstances, though it remains unclear how failed apoptosis impacts established cancers. Using a cancer cell model to trigger non-lethal caspase activation based on either BH3-only protein expression or chemotherapy treatment, we found that melanoma cancer cells failing to undergo complete apoptosis have a particular transcriptomic signature associated with focal adhesions, transendothelial migration and modifications of actin cytoskeleton. In line with this, cancer cells surviving apoptosis have a gain in migratory and invasive properties both in vitro (random migration, chemotaxis, wound healing and invasion assays) and in vivo (in a model of zebrafish metastasis) We further demonstrate that the failed apoptosis-associated gain in invasiveness is regulated by the c-Jun N-terminal kinase (JNK) pathway while its RNA seq signature is found in metastatic melanoma. These findings are highly significant for understanding how cell death can both cure and promote cancer.

How cells reach different fates despite using the same DNA template, is a basic question linked to differential patterns of gene expression. Since 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) emerged as an intermediate metabolite in active DNA demethylation, there have been increasing efforts to elucidate its function as a stable modification of the genome, including a role in establishing such tissue-specific patterns of expression. Recently we described TET1-mediated enrichment of 5hmC on the promoter region of the master regulator of hepatocyte identity, HNF4A, which precedes differentiation of liver adult progenitor cells in vitro. Here we asked whether 5hmC is involved in hepatocyte differentiation. We found a genome-wide increase of 5hmC as well as a reduction of 5-methylcytosine at early hepatocyte differentiation, a time when the liver transcript program is already established. Furthermore, we suggest that modifying s-adenosylmethionine (SAM) levels through an adenosine derivative could decrease 5hmC enrichment, triggering an impaired acquisition of hepatic identity markers. These results suggest that 5hmC is a regulator of differentiation as well as an imprint related with cell identity. Furthermore, 5hmC modulation could be a useful biomarker in conditions associated with cell de-differentiation such as liver malignancies.