The metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1, MALAT1, is a long non-coding RNA (lncRNA) that has been discovered as a marker for lung cancer metastasis. It is highly abundant, its expression is strongly regulated in many tumor entities including lung adenocarcinoma and hepatocellular carcinoma as well as physiological processes, and it is associated with many RNA binding proteins and highly conserved throughout evolution. The nuclear transcript MALAT-1 has been functionally associated with gene regulation and alternative splicing and its regulation has been shown to impact proliferation, apoptosis, migration and invasion. Here, we have developed a human and a mouse knockout system to study the loss-of-function phenotypes of this important ncRNA. In human tumor cells, MALAT1 expression was abrogated using Zinc Finger Nucleases. Unexpectedly, the quantitative loss of MALAT1 did neither affect proliferation nor cell cycle progression nor nuclear architecture in human lung or liver cancer cells. Moreover, genetic loss of Malat1 in a knockout mouse model did not give rise to any obvious phenotype or histological abnormalities in Malat1-null compared with wild-type animals. Thus, loss of the abundant nuclear long ncRNA MALAT1 is compatible with cell viability and normal development.

CRISPR/Cas9 induces DNA double-strand breaks that are repaired by cell-autonomous repair pathways, namely, non-homologous end-joining (NHEJ), or homology-directed repair (HDR). While HDR is absent in G1, NHEJ is active throughout the cell cycle and, thus, is largely favored over HDR. We devised a strategy to increase HDR by directly synchronizing the expression of Cas9 with cell-cycle progression. Fusion of Cas9 to the N-terminal region of human Geminin converted this gene-editing protein into a substrate for the E3 ubiquitin ligase complex APC/Cdh1, resulting in a cell-cycle-tailored expression with low levels in G1 but high expression in S/G2/M. Importantly, Cas9-hGem(1/110) increased the rate of HDR by up to 87% compared to wild-type Cas9. Future developments may enable high-resolution expression of genome engineering proteins, which might increase HDR rates further, and may contribute to a better understanding of DNA repair pathways due to spatiotemporal control of DNA damage induction.

The genome of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) frequently contains deletions of tumour suppressor gene loci, most notably SMAD4, which is homozygously deleted in nearly one-third of cases. As loss of neighbouring housekeeping genes can confer collateral lethality, we sought to determine whether loss of the metabolic gene malic enzyme 2 (ME2) in the SMAD4 locus would create cancer-specific metabolic vulnerability upon targeting of its paralogous isoform ME3. The mitochondrial malic enzymes (ME2 and ME3) are oxidative decarboxylases that catalyse the conversion of malate to pyruvate and are essential for NADPH regeneration and reactive oxygen species homeostasis. Here we show that ME3 depletion selectively kills ME2-null PDAC cells in a manner consistent with an essential function for ME3 in ME2-null cancer cells. Mechanistically, integrated metabolomic and molecular investigation of cells deficient in mitochondrial malic enzymes revealed diminished NADPH production and consequent high levels of reactive oxygen species. These changes activate AMP activated protein kinase (AMPK), which in turn directly suppresses sterol regulatory element-binding protein 1 (SREBP1)-directed transcription of its direct targets including the BCAT2 branched-chain amino acid transaminase 2) gene. BCAT2 catalyses the transfer of the amino group from branched-chain amino acids to α-ketoglutarate (α-KG) thereby regenerating glutamate, which functions in part to support de novo nucleotide synthesis. Thus, mitochondrial malic enzyme deficiency, which results in impaired NADPH production, provides a prime 'collateral lethality' therapeutic strategy for the treatment of a substantial fraction of patients diagnosed with this intractable disease.

Abstract Dedifferentiation and acquisition of chromosomal instability in renal cell carcinoma portends dismal prognosis and aggressive clinical behavior. However, the absence of reliable experimental models dramatically impacts the understanding of mechanisms underlying malignant progression. Here we established an in vivo genetic platform to rapidly generate somatic mosaic genetically engineerd immune-competent mouse models of renal tumors, recapitulating the genomic and phenotypic features of these malignancies. Leveraging somatic chromosomal engineering, we demonstrated that ablation of the murine locus syntenic to human 9p21 drives the rapid expansion of aggressive mesenchymal clones with prominent metastatic behavior, characterized by early emergence of chromosomal instability, whole-genome duplication, and conserved patterns of aneuploidy. This model of punctuated equilibrium provides a remarkable example of cross-species convergent evolution. Significance To better understand the role of 9p21 in malignant progression, we generated a somatic mosaic GEMM of renal cancer, capturing the histological, genomic and evolutionary features of human disease. With this technology we demonstrated a critica role of 9p21 loss in metastatic evolution of RCC and provide a unique tool for testing new therapeutic treatments.

Abstract The RAVER1 protein was proposed to serve as a co-factor in guiding the PTBP-dependent control of alternative splicing (AS). Whether RAVER1 solely acts in concert with PTBPs and how it affects cancer cell fate remained elusive. Here we provide the first comprehensive investigation of RAVER1-controlled AS in cancer cell models and reveal a pro-oncogenic role of RAVER1 in tumor growth. This unravels that RAVER1 guides AS in synergy with PTBPs but more prominently serves PTBP1-independent roles in splicing. In cancer cells, one major function of RAVER1 is the control of proliferation and apoptosis, which involves the modulation of AS events within the miR/RISC pathway. Associated with this regulatory role, RAVER1 antagonizes lethal, TGFB-driven epithelial-mesenchymal-transition (EMT) by limiting TGFB signaling. RAVER1-modulated splicing events affect the insertion of protein interaction modules in factors guiding miR/RISC-dependent gene silencing. Most prominently, in all three human TNRC6 proteins, RAVER1 controls AS of GW-enriched motifs, which are essential for AGO2-binding. Disturbance of RAVER1-guided AS events in TNRC6 proteins and other facilitators of miR/RISC activity compromise miR/RISC activity which is essential to restrict TGFB signaling and lethal EMT.

ABSTRACT Long non-coding (lnc)RNA emerge as regulators of genome stability. The nuclear enriched abundant transcript 1 ( NEAT1 ) locus encodes two lncRNA isoforms that modulate gene expression, growth and proliferation in mammals. Interestingly, NEAT1 transcripts are overexpressed in many tumours and induced by DNA damage, suggesting a genome-protective function. However, the precise role of NEAT1 in the DNA damage response (DDR) is unclear. Here, we investigate the expression, modification levels, localization and structure of NEAT1 in response to DNA double-strand breaks (DSBs) induced by the topoisomerase-II inhibitor etoposide or the locus-specific endonuclease AsiSI. We find that induction of DSBs increases both the levels and N6-methyladenosine (m6A) marks on NEAT1, which promotes alterations in NEAT1 secondary structure and accumulation of hyper-methylated NEAT1 at a subset of promoter-associated DSBs to facilitate efficient DSB signalling. The depletion of NEAT1, in turn, delays the response to DSBs and triggers elevated DNA damage. The genome-protective role of NEAT1 is mediated by the RNA methyltransferase 3 (METTL3) and involves spreading of the chromodomain helicase DNA binding protein 4 (CHD4) upon release from NEAT1. Together, we describe a novel RNA-dependent DDR pathway that couples NEAT1 to the recognition and repair of DSBs.

The Hippo signaling pathway is an important regulator of organ growth and differentiation, and its deregulation contributes to the development of cancer. The activity of its downstream targets YAP/TAZ depends on adherens junctions. Plakophilin 4 (PKP4) is a cell-type specific adherens junction protein expressed in the proliferating cells of the epidermis. Here, we show that PKP4 diminishes proliferation as well as differentiation. Depletion of PKP4 increased proliferation but at the same time induced premature epidermal differentiation. PKP4 interacted with several Hippo pathway components, including the transcriptional co-activators YAP/TAZ, and promoted nuclear YAP localization and target gene expression. In differentiated keratinocytes, PKP4 recruited LATS and YAP to cell junctions where YAP is transcriptionally inactive. YAP depletion, on the other hand, reduced PKP4 levels and keratinocyte adhesion indicative of a feedback mechanism controlling adhesion, proliferation, and differentiation by balancing YAP functions.