Abstract The molecular mechanisms of progressive right heart failure are incompletely understood. In this study, we systematically examined transcriptomic changes occurring over months in isolated cardiomyocytes or whole heart tissues from failing right and left ventricles in rat models of pulmonary artery banding (PAB) or aortic banding (AOB). Detailed bioinformatics analyses resulted in the identification of gene signature, protein and transcription factor networks specific to ventricles and compensated or decompensated disease states. Proteomic and RNA-FISH analyses confirmed PAB-mediated regulation of key genes and revealed spatially heterogeneous mRNA expression in the heart. Intersection of rat PAB-specific gene sets with transcriptome datasets from human patients with chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH) led to the identification of more than 50 genes whose expression levels correlated with the severity of right heart disease, including multiple matrix-regulating and secreted factors. These data define a conserved, differentially regulated genetic network associated with right heart failure in rats and humans.

Abstract The protein interactome of p65 / RELA, the most active subunit of the transcription factor (TF) NF-κB, has not been previously determined in living cells. Using p65-miniTurbo fusion proteins, we identified by biotin tagging > 350 RELA interactors from untreated and IL-1α-stimulated cells, including many TFs (47 % of all interactors) and > 50 epigenetic regulators belonging to different classes of chromatin remodeling complexes. According to point mutants of p65, the interactions primarily require intact dimerization rather than DNA binding properties. A targeted RNAi screen for 38 interactors and subsequent functional transcriptome and bioinformatics studies identified gene regulatory (sub)networks, each controlled by RELA in combination with one of the TFs ZBTB5, GLIS2, TFE3 / TFEB or S100A8 / A9. The remarkably large, dynamic and versatile high resolution interactome of RELA and its gene-regulatory logics provides a rich resource and a new framework for explaining how RELA cooperativity determines gene expression patterns. Highlights Identification of > 350 largely dimerization-dependent interactors of p65 / RELA by miniTurboID The interactome is dominated by transcription factors and epigenetic regulator complexes Functional validation of 38 high confidence interactors by targeted siRNA screen Identification of genetic networks regulated by RELA and six of its interactors in the IL-1α response

Summary The molecular mechanisms of progressive right heart failure are incompletely understood. We systematically compared rat models of pulmonary artery or aortic banding to identify the transcriptomic changes that occur over months in the failing right versus left ventricle. Detailed bioinformatics analyses of 181 RNAseq datasets from cardiomyocytes or whole heart samples from these models, led to the identification of gene signatures, protein, and transcription factor networks specific to ventricles, compensated or decompensated disease states and type of heart failure. RNA-FISH approaches confirmed PAB-mediated regulation of key genes and revealed striking, spatially heterogeneous mRNA expression in the heart. Intersection of rat PAB-specific gene sets with 95 transcriptome data sets from human patients with chronic thromboembolic pulmonary hypertension led to the identification of more than 50 genes whose expression levels strongly correlated with the severity of right heart disease. Together, these data define a conserved, differentially regulated genetic network that coordinates progressive right heart failure in rats and humans. Highlights Side-by-side comparisons of RV or LV transcriptomes in the slowly failing rat heart Identification of RV-specific gene sets in heart hypertrophy versus heart failure Identification of RV gene sets correlating with severity of human CTEPH Development of a core gene signature characteristic for RV failure