Abstract For decades, human cytomegalovirus (HCMV) was thought to express ≈200 viral proteins during lytic infection. In recent years, systems biology approaches uncovered hundreds of additional viral gene products and suggested thousands of viral sites of transcription initiation. Despite all available data, the molecular mechanisms of HCMV gene regulation remain poorly understood. Here, we provide a unifying model of productive HCMV gene expression employing transcription start site profiling combined with metabolic RNA labeling as well as integrative computational analysis of previously published big data. This approach defined the expression of >2,600 high confidence viral transcripts and explained the complex kinetics of viral protein expression by cumulative effects of translation of incoming virion-associated RNA, multiple transcription start sites with distinct kinetics per viral open reading frame, and differences in viral protein stability. Most importantly, we identify pervasive transcription of transient RNAs as a common feature of this large DNA virus with its human host.

ABSTRACT RNA-binding proteins (RBPs) stimulate the DNA damage response (DDR). The RBP NONO marks nuclear paraspeckles in unperturbed cells and undergoes poorly understood re-localisation to the nucleolus upon induction of DNA double-strand breaks (DSBs). Here we show that treatment with the topoisomerase-II inhibitor etoposide stimulates the production of RNA polymerase II-dependent, DNA damage-induced nucleolar antisense RNAs (diNARs) in human cells. diNARs originate from the nucleolar intergenic spacer and tether NONO to the nucleolus via its RRM1 domain. NONO occupancy at protein-coding gene promoters is reduced by etoposide, which attenuates pre-mRNA synthesis, enhances NONO binding to pre-mRNA transcripts and is accompanied by nucleolar detention of such transcripts. The depletion or mutation of NONO interferes with detention and prolongs DSB signaling. Together, we describe a nucleolar DDR pathway that shields NONO and aberrant transcripts from DSBs to promote DNA repair.