Pro-inflammatory immune responses are necessary for effective pathogen clearance, but cause severe tissue damage if not shut down in a timely manner 1,2 . Excessive complement and IFN-γ-associated responses are known drivers of immunopathogenesis 3 and are among the most highly induced immune programs in hyper-inflammatory SARS-CoV2 lung infection 4 . The molecular mechanisms that govern orderly shutdown and retraction of these responses remain poorly understood. Here, we show that complement triggers contraction of IFN-γ producing CD4 + T helper (Th) 1 cell responses by inducing expression of the vitamin D (VitD) receptor (VDR) and CYP27B1, the enzyme that activates VitD, permitting T cells to both activate and respond to VitD. VitD then initiates the transition from pro-inflammatory IFN-γ + Th1 cells to suppressive IL-10 + Th1 cells. This process is primed by dynamic changes in the epigenetic landscape of CD4 + T cells, generating superenhancers and recruiting c-JUN and BACH2, a key immunoregulatory transcription factor 5–7 . Accordingly, cells in psoriatic skin treated with VitD increased BACH2 expression, and BACH2 haplo-insufficient CD4 + T cells were defective in IL-10 production. As proof-of-concept, we show that CD4 + T cells in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) of patients with COVID-19 are Th1-skewed and that VDR is among the top regulators of genes induced by SARS-CoV2. Importantly, genes normally down-regulated by VitD were de-repressed in CD4 + BALF T cells of COVID-19, indicating that the VitD-driven shutdown program is impaired in this setting. The active metabolite of VitD, alfacalcidol, and cortico-steroids were among the top predicted pharmaceuticals that could normalize SARS-CoV2 induced genes. These data indicate that adjunct therapy with VitD in the context of other immunomodulatory drugs may be a beneficial strategy to dampen hyperinflammation in severe COVID-19.

Background Asthma is a chronic airway disease driven by complex genetic-environmental interactions. The role of epigenetic modifications in bronchial epithelial cells (BECs) in asthma is poorly understood. We undertook genome-wide profiling of the enhancer-associated histone modification H3K27ac in BECs from people with asthma (n=4) and healthy controls (n=3).Results We identified n=4,321 (FDR <0.05) regions exhibiting differential H3K27ac enrichment between asthma and health clustering at genes associated predominately with epithelial processes (EMT). Asthma dramatically influenced the BEC enhancer landscape and we identified asthma-associated Super-Enhancers encompassing genes encoding transcription factors ( TP63 ) and enzymes regulating lipid metabolism ( PTGS1 ). We integrated published datasets to identify epithelium-specific transcription factors associated with H3K27ac in asthma ( TP73 ) and identify initial relationships between asthma-associated changes in H3K27ac, DNA methylation, genetic susceptibility and transcriptional profiles. Finally, we used a CRISPR-based approach to functionally evaluate components of the H3K27ac-asthma landscape in vitro and provide proof of principal that asthma-associated gene expression ( TLR3 ) is driven in part by aberrant histone acetylation.Conclusion Our small study validates the combination of genome-wide and epigenome-editing approaches in deciphering the molecular mechanisms underlying asthma pathogenesis.* 3D : three dimensions BECs : bronchial epithelial cells CGI’s – CpG Islands ChIP-Seq : Chromatin-immunoprecipitation coupled with high-through-put sequencing. CRISPR-Cas9 : Clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats. DERs : differentially enriched regions DEX : dexamethasone ENCODE : Encyclopedia of DNA Elements consortia gRNA : guide RNA H3K27ac : Histone H3 Lys27 acetylation H3K4me2 : Histone H3 Lys4 dimethylation kb : kilobase RPKM : reads per kilobase per million mapped reads SEs : super enhancers SNPs : single nucleotide polymorphisms T2 : Type 2 airway inflammation TFs : transcription factors TSSs : transcriptional start sites

GATA binding protein 3 (GATA3) has conventionally been regarded as a lineage-specific transcription factor that drives the differentiation of CD4+ T helper (Th) 2 cells. However, increasing evidence shows that in addition to regulating T cell development, GATA3 is also involved in a myriad of processes such as immune regulation, proliferation and maintenance in other T cell and non-T cell lineages. Here we identify a previously unknown function for this molecule whereby in the presence of DNA damage GATA3 can induce mitochondrial biogenesis and promote mitochondrial fitness through the transcriptional coactivator peroxisome-proliferator-activated receptor γ co-activator-1α (PGC1α) in CD4+ T cells. These findings extend the pleotropic nature of GATA3 and highlight the potential for GATA3-targeted cell manipulation for clinical interventions.

Abstract CD4+ T cells are key players in immune-mediated inflammatory diseases (IMIDs) through the production of inflammatory mediators including tumour necrosis factor (TNF). Anti-TNF therapy has revolutionized the treatment of several IMIDs and we previously demonstrated that in vitro treatment of human CD4+ T cells with anti-TNF promotes anti-inflammatory IL-10 expression in multiple subpopulations of CD4+ T cells. Here we investigated the transcriptional mechanisms underlying the IL-10 induction by TNF-blockade in CD4+ T cells, isolated from PBMCs of healthy volunteers, stimulated in vitro for 3 days with anti-CD3/CD28 mAb in the absence or presence of anti-TNF. After culture, CD45RA+ cells were depleted before performing gene expression profiling and chromatin accessibility analysis. Gene expression analysis of CD45RA-CD4+ T cells showed a distinct anti-TNF specific gene signature of 183 genes (q-value &lt; 0.05). Pathway enrichment analysis of differentially expressed genes revealed multiple pathways related to cytokine signalling and regulation of cytokine production; in particular, IL10 was the most upregulated gene by anti-TNF, while the proinflammatory cytokines and chemokines IFNG, IL9, IL22, and CXCL10 were significantly downregulated (q-value &lt; 0.05). Transcription factor motif analysis at the differentially open chromatin regions, after anti-TNF treatment, revealed 58 transcription factor motifs enriched at the IL10 locus. We identified seven transcription factor candidates for the anti-TNF mediated regulation of IL-10, which were either differentially expressed or whose locus was differentially accessible upon anti-TNF treatment. Correlation analysis between the expression of these transcription factors and IL10 suggests a role for MAF, PRDM1, and/or EOMES in regulating IL10 expression in CD4+ T cells upon anti-TNF treatment.

Cortical neurons are specified during embryonic development but often only acquire their mature properties at relatively late stages of postnatal development. This delay in terminal differentiation is particularly prominent for fast-spiking parvalbumin-expressing (PV+) interneurons, which play critical roles in regulating the function of the cerebral cortex. We found that the maturation of PV+ interneurons is triggered by neuronal activity and mediated by the transcriptional cofactor peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α). Developmental loss of PGC-1α prevents PV+ interneurons from acquiring unique structural, electrophysiological, synaptic, and metabolic features and disrupts their diversification into distinct subtypes. PGC-1α exerts its function as a master regulator of the differentiation of PV+ interneurons by directly controlling gene expression through a transcriptional complex that includes ERRγ and Mef2c. Our results uncover a molecular switch that translates neural activity into a specific transcriptional program promoting the maturation of PV+ interneurons at the appropriate developmental stage.