Although only a fraction of CTCF motifs are bound in any cell type, and few occupied sites overlap cohesin, the mechanisms underlying cell-type specific attachment and ability to function as a chromatin organizer remain unknown. To investigate the relationship between CTCF and chromatin we applied a combination of imaging, structural and molecular approaches, using a series of brain and cancer associated CTCF mutations that act as CTCF perturbations. We demonstrate that binding and the functional impact of WT and mutant CTCF depend not only on the unique binding properties of each protein, but also on the genomic context of bound sites and enrichment of motifs for expressed TFs abutting these sites. Our studies also highlight the reciprocal relationship between CTCF and chromatin, demonstrating that the unique binding properties of WT and mutant proteins have a distinct impact on accessibility, TF binding, cohesin overlap, chromatin interactivity and gene expression programs, providing insight into their cancer and brain related effects.

Abstract During early transcription, RNA polymerase II (RNAPII) undergoes a series of structural transitions controlled by cyclin-dependent kinases. Whether protein ubiquitylation and proteasomal degradation affect the fate of RNAPII close to promoters is less well understood. Here we show that the deubiquitylating enzyme USP11 and its heterodimeric partner USP7 form a trimeric complex with TCEAL1, a member of the poorly understood TCEAL (TCEA/TFIIS-like) protein family. TCEAL1 shares sequence homology with the RNAPII interaction domain of the TCEA/TFIIS elongation factor, which controls the fate of backtracked RNAPII. TCEAL1 stabilizes complexes of USP11 with USP7 and with RNAPII. TCEAL1 is recruited to core promoters when transcription elongation is blocked and globally enhances the chromatin association of RNAPII during early transcription. Mechanistically, the USP11/USP7/TCEAL1 complex competes with TFIIS for binding to core promoters and protects RPB8, an essential subunit of RNAPII, from degradation, likely preventing excessive TFIIS-mediated transcript cleavage and RNAPII disassembly. In neuroblastoma and other tumors, TCEAL1-dependent genes define a TGF beta-dependent gene expression program that is characteristic for mesenchymal and invasive tumor cell types, suggesting that the USP11/USP7/TCEAL1 trimer stabilizes RNAPII during early transcription to support a critical oncogenic gene expression program (190 words).

MYC family oncoproteins regulate the expression of a large number of genes and broadly stimulate elongation by RNA polymerase II. While the factors that control the chromatin association of MYC proteins are well understood, much less is known about how interacting proteins mediate MYC9s effects on transcription. Here we show that TFIIIC, an architectural protein complex that controls the three-dimensional chromatin organization at its target sites, binds directly to the amino-terminal transcriptional regulatory domain of MYCN. Surprisingly, TFIIIC has no discernible role in MYCN- dependent gene expression and transcription elongation. Instead, MYCN and TFIIIC preferentially bind to promoters with paused RNAPII and globally limit the accumulation of non-phosphorylated RNAPII at promoters. Consistent with its ubiquitous role in transcription, MYCN broadly participates in hubs of active promoters. Depletion of TFIIIC further increases MYCN localization to these hubs. This increase correlates with a failure of the nuclear exosome and BRCA1, both of which are involved in nascent RNA degradation, to localize to active promoters. Our data suggest that MYCN and TFIIIC exert an censoring function in early transcription that limits promoter accumulation of inactive RNAPII and facilitates promoter-proximal degradation of nascent RNA.