Gerald Crabtree and colleagues identify new subunits of the mSWI/SNF complex and perform a bioinformatic analysis of the mutation patterns of the mSWI/SNF complex members in human cancers. mSWI/SNF is the most frequently mutated chromatin-regulatory complex in human cancer. Subunits of mammalian SWI/SNF (mSWI/SNF or BAF) complexes have recently been implicated as tumor suppressors in human malignancies. To understand the full extent of their involvement, we conducted a proteomic analysis of endogenous mSWI/SNF complexes, which identified several new dedicated, stable subunits not found in yeast SWI/SNF complexes, including BCL7A, BCL7B and BCL7C, BCL11A and BCL11B, BRD9 and SS18. Incorporating these new members, we determined mSWI/SNF subunit mutation frequency in exome and whole-genome sequencing studies of primary human tumors. Notably, mSWI/SNF subunits are mutated in 19.6% of all human tumors reported in 44 studies. Our analysis suggests that specific subunits protect against cancer in specific tissues. In addition, mutations affecting more than one subunit, defined here as compound heterozygosity, are prevalent in certain cancers. Our studies demonstrate that mSWI/SNF is the most frequently mutated chromatin-regulatory complex (CRC) in human cancer, exhibiting a broad mutation pattern, similar to that of TP53. Thus, proper functioning of polymorphic BAF complexes may constitute a major mechanism of tumor suppression.

Mammalian SWI/SNF (mSWI/SNF) ATP-dependent chromatin remodeling complexes are multi-subunit molecular machines that play vital roles in regulating genomic architecture and are frequently disrupted in human cancer and developmental disorders. To date, the modular organization and pathways of assembly of these chromatin regulators remain unknown, presenting a major barrier to structural and functional determination. Here, we elucidate the architecture and assembly pathway across three classes of mSWI/SNF complexes-canonical BRG1/BRM-associated factor (BAF), polybromo-associated BAF (PBAF), and newly defined ncBAF complexes-and define the requirement of each subunit for complex formation and stability. Using affinity purification of endogenous complexes from mammalian and Drosophila cells coupled with cross-linking mass spectrometry (CX-MS) and mutagenesis, we uncover three distinct and evolutionarily conserved modules, their organization, and the temporal incorporation of these modules into each complete mSWI/SNF complex class. Finally, we map human disease-associated mutations within subunits and modules, defining specific topological regions that are affected upon subunit perturbation.

Identification of host genes essential for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection may reveal novel therapeutic targets and inform our understanding of coronavirus disease 2019 (COVID-19) pathogenesis. Here we performed genome-wide CRISPR screens in Vero-E6 cells with SARS-CoV-2, Middle East respiratory syndrome CoV (MERS-CoV), bat CoV HKU5 expressing the SARS-CoV-1 spike, and vesicular stomatitis virus (VSV) expressing the SARS-CoV-2 spike. We identified known SARS-CoV-2 host factors, including the receptor ACE2 and protease Cathepsin L. We additionally discovered pro-viral genes and pathways, including HMGB1 and the SWI/SNF chromatin remodeling complex, that are SARS lineage and pan-coronavirus specific, respectively. We show that HMGB1 regulates ACE2 expression and is critical for entry of SARS-CoV-2, SARS-CoV-1, and NL63. We also show that small-molecule antagonists of identified gene products inhibited SARS-CoV-2 infection in monkey and human cells, demonstrating the conserved role of these genetic hits across species. This identifies potential therapeutic targets for SARS-CoV-2 and reveals SARS lineage-specific and pan-CoV host factors that regulate susceptibility to highly pathogenic CoVs.

Recent exon sequencing studies have revealed that over 20% of human tumors have mutations in subunits of mSWI/SNF (BAF) complexes. To investigate the underlying mechanism, we studied human synovial sarcoma (SS), in which transformation results from the translocation of exactly 78 amino acids of SSX to the SS18 subunit of BAF complexes. We demonstrate that the SS18-SSX fusion protein competes for assembly with wild-type SS18, forming an altered complex lacking the tumor suppressor BAF47 (hSNF5). The altered complex binds the Sox2 locus and reverses polycomb-mediated repression, resulting in Sox2 activation. Sox2 is uniformly expressed in SS tumors and is essential for proliferation. Increasing the concentration of wild-type SS18 leads to reassembly of wild-type complexes retargeted away from the Sox2 locus, polycomb-mediated repression of Sox2, and cessation of proliferation. This mechanism of transformation depends on only two amino acids of SSX, providing a potential foundation for therapeutic intervention.

Alterations in transcriptional regulators can orchestrate oncogenic gene expression programs in cancer. Here, we show that the BRG1/BRM-associated factor (BAF) chromatin remodeling complex, which is mutated in over 20% of human tumors, interacts with EWSR1, a member of a family of proteins with prion-like domains (PrLD) that are frequent partners in oncogenic fusions with transcription factors. In Ewing sarcoma, we find that the BAF complex is recruited by the EWS-FLI1 fusion protein to tumor-specific enhancers and contributes to target gene activation. This process is a neomorphic property of EWS-FLI1 compared to wild-type FLI1 and depends on tyrosine residues that are necessary for phase transitions of the EWSR1 prion-like domain. Furthermore, fusion of short fragments of EWSR1 to FLI1 is sufficient to recapitulate BAF complex retargeting and EWS-FLI1 activities. Our studies thus demonstrate that the physical properties of prion-like domains can retarget critical chromatin regulatory complexes to establish and maintain oncogenic gene expression programs.

Mammalian SWI/SNF chromatin remodelling complexes exist in three distinct, final-form assemblies: canonical BAF (cBAF), PBAF and a newly characterized non-canonical complex (ncBAF). However, their complex-specific targeting on chromatin, functions and roles in disease remain largely undefined. Here, we comprehensively mapped complex assemblies on chromatin and found that ncBAF complexes uniquely localize to CTCF sites and promoters. We identified ncBAF subunits as synthetic lethal targets specific to synovial sarcoma and malignant rhabdoid tumours, which both exhibit cBAF complex (SMARCB1 subunit) perturbation. Chemical and biological depletion of the ncBAF subunit, BRD9, rapidly attenuates synovial sarcoma and malignant rhabdoid tumour cell proliferation. Importantly, in cBAF-perturbed cancers, ncBAF complexes maintain gene expression at retained CTCF-promoter sites and function in a manner distinct from fusion oncoprotein-bound complexes. Together, these findings unmask the unique targeting and functional roles of ncBAF complexes and present new cancer-specific therapeutic targets. Michel et al. report unique localization of non-canonical BAF to CTCF sites and promoters, which confers synthetic lethality in canonical BAF-perturbed synovial sarcoma and malignant rhabdoid tumour cells.

Synovial sarcoma (SS) is defined by the hallmark SS18-SSX fusion oncoprotein, which renders BAF complexes aberrant in two manners: gain of SSX to the SS18 subunit and concomitant loss of BAF47 subunit assembly. Here we demonstrate that SS18-SSX globally hijacks BAF complexes on chromatin to activate an SS transcriptional signature that we define using primary tumors and cell lines. Specifically, SS18-SSX retargets BAF complexes from enhancers to broad polycomb domains to oppose PRC2-mediated repression and activate bivalent genes. Upon suppression of SS18-SSX, reassembly of BAF47 restores enhancer activation, but is not required for proliferative arrest. These results establish a global hijacking mechanism for SS18-SSX on chromatin, and define the distinct contributions of two concurrent BAF complex perturbations.