Summary Oncogene activity rewires cellular transcription, creating new transcription networks to which cancer cells become addicted, by mechanisms that are still poorly understood. Using human and mouse models of T cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL), we identify an essential nuclear role for CHMP5, a cytoplasmic endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) protein, in establishing and maintaining the T-ALL transcriptional program. Nuclear CHMP5 promoted the T-ALL gene program by augmenting recruitment of the co-activator BRD4 by the histone acetyl transferase p300 selectively at enhancers and super-enhancers, an interaction that potentiated H3K27 acetylation at these regulatory enhancers. Consequently, loss of CHMP5 diminished BRD4 occupancy at enhancers and super-enhancers and impaired RNA polymerase II pause release, which resulted in downregulation of key T-ALL genes, notably MYC . Reinforcing its importance in T-ALL pathogenesis, CHMP5 deficiency mitigated chemoresistance in human T-ALL cells and abrogated T-ALL induction by oncogenic NOTCH1 in vivo . Thus, the ESCRT protein CHMP5 is an essential positive regulator of the transcriptional machinery promoting T-ALL disease. Graphical abstract Highlights Identification of a nuclear role for the cytosolic ESCRT protein CHMP5 in transcription CHMP5 mediates BRD4-dependent Pol II pause release and transcription of T-ALL genes P300-BRD4 induced enhancer and super-enhancer H3K27 acetylation requires CHMP5 CHMP5 depletion mitigates chemoresistance and abrogates T-ALL initiation in vivo

When performing bioforensic casework, it is important to be able to reliably detect the presence of a particular organism in a metagenomic sample, even if the organism is only present in a trace amount. For this task, it is common to use a sequence classification program that determines the taxonomic affiliation of individual sequence reads by comparing them to reference database sequences. As metagenomic data sets often consist of millions or billions of reads that need to be compared to reference databases containing millions of sequences, such sequence classification programs typically use search heuristics and databases with reduced sequence diversity to speed up the analysis, which can lead to incorrect assignments. Thus, in a bioforensic setting where correct assignments are paramount, assignments of interest made by "first-pass" classifiers should be confirmed using the most precise methods and comprehensive databases available. In this study we present a BLAST-based method for validating the assignments made by less precise sequence classification programs, with optimal parameters for filtering of BLAST results determined via simulation of sequence reads from genomes of interest, and we apply the method to the detection of four pathogenic organisms. The software implementing the method is open source and freely available.

Previous studies of the murine Ly49 and human KIR gene clusters have revealed a role for bidirectional promoters in the control of variegated gene expression. Whether or not competing promoters control other instances of cell fate determination remains an outstanding question. Although divergent transcripts within 300 bp are found in ~6% of human genes, an analysis of human transcription factor (TF) genes (1640) revealed that 33% possess stable divergent transcripts with a transcription start site (TSS) less than 300 bp upstream, with many separated by less than 30 bp, indicating an enrichment for potential binary switches in TFs. We have performed a detailed examination of putative bidirectional promoter switches in three lineage-determining TF genes: AHR, GATA3, and RORC. These genes also contain additional pairs of opposing promoters that would prevent simultaneous transcription of sense and antisense, and thus may represent simple on/off switches rather than probabilistic switches. In situ RNA hybridization of human tissues revealed mutually exclusive expression of sense versus antisense transcription, indicating switching between stable sense or antisense transcriptional states. Single-cell RNAseq confirmed the separate sense/antisense states, and revealed the identity of cells with active switch elements. Differential gene expression analysis of cells with antisense switch transcripts revealed an enrichment for genes found in immature/stem cells and a lack of genes associated with terminally differentiated cells. Taken together, these data indicate that there is a digital component to the differentiation program mediated by binary promoter switches in lineage-determining transcription factors.

Abstract Tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMPs/Timps) are an endogenous family of widely expressed matrisome-associated proteins that were initially identified as inhibitors of matrix metalloproteinase activity (Metzincin family proteases). Consequently, TIMPs are often considered simply as protease inhibitors by many investigators. However, an evolving list of new metalloproteinase-independent functions for TIMP family members suggests that this concept is outdated. These novel TIMP functions include direct agonism/antagonism of multiple transmembrane receptors, as well as functional interactions with matrisome targets. While the family was fully identified over two decades ago, there has yet to be an in-depth study describing the expression of TIMPs in normal tissues of adult mammals. An understanding of the tissues and cell-types that express TIMPs 1 through 4, in both normal and disease states are important to contextualize the growing functional capabilities of TIMP proteins, which are often dismissed as non-canonical. Using publicly available single cell RNA sequencing data from the Tabula Muris Consortium, we analyzed approximately 100,000 murine cells across eighteen tissues from non-diseased organs, representing seventy-three annotated cell types, to define the diversity in Timp gene expression across healthy tissues. We describe the unique expression profiles across tissues and organ-specific cell types that all four Timp genes display. Within annotated cell-types, we identify clear and discrete cluster-specific patterns of Timp expression, particularly in cells of stromal and endothelial origins. RNA in-situ hybridization across four organs expands on the scRNA sequencing analysis, revealing novel compartments associated with individual Timp expression. These analyses provide evidence of the biological significance of Timp expression in the identified cell sub-types, which are consistent with novel roles in normal tissue homeostasis and changing roles in disease progression. This understanding of the tissues, specific cell types and microenvironment conditions in which Timp genes are expressed adds important physiological context to the growing array of novel functions for TIMP proteins.