Ro52/Trim21 is targeted as an autoantigen in systemic lupus erythematosus and Sjögren's syndrome. Polymorphisms in the Ro52 gene have been linked to these autoimmune conditions, but the molecular mechanism by which Ro52 may promote development of systemic autoimmune diseases has not been explored. To address this issue, we generated Ro52-null mice (Ro52−/−), which appear phenotypically normal if left unmanipulated. However, Ro52−/− mice develop severe dermatitis extending from the site of tissue injury induced by ear tags. The affected mice further develop several signs of systemic lupus with hypergammaglobulinemia, autoantibodies to DNA, proteinuria, and kidney pathology. Ro52, which was recently identified as an E3 ligase, mediates ubiquitination of several members of the interferon regulatory factor (IRF) family, and the Ro52-deficient mice have an enhanced production of proinflammatory cytokines that are regulated by the IRF transcription factors, including cytokines involved in the Th17 pathway (interleukin [IL] 6, IL-12/IL-23p40, and IL-17). Loss of IL-23/IL-17 by genetic deletion of IL-23/p19 in the Ro52−/− mice conferred protection from skin disease and systemic autoimmunity. These data reveal that the lupus-associated Ro52 protein is an important negative regulator of proinflammatory cytokine production, and they provide a mechanism by which a defective Ro52 function can lead to tissue inflammation and systemic autoimmunity through the IL-23–Th17 pathway.

Circulating monocytes can compete for virtually any tissue macrophage niche and become long-lived replacements that are phenotypically indistinguishable from their embryonic counterparts. As the factors regulating this process are incompletely understood, we studied niche competition in the brain by depleting microglia with >95% efficiency using Cx3cr1CreER/+R26DTA/+ mice and monitored long-term repopulation. Here we show that the microglial niche is repopulated within weeks by a combination of local proliferation of CX3CR1+F4/80lowClec12a- microglia and infiltration of CX3CR1+F4/80hiClec12a+ macrophages that arise directly from Ly6Chi monocytes. This colonization is independent of blood brain barrier breakdown, paralleled by vascular activation, and regulated by type I interferon. Ly6Chi monocytes upregulate microglia gene expression and adopt microglia DNA methylation signatures, but retain a distinct gene signature from proliferating microglia, displaying altered surface marker expression, phagocytic capacity and cytokine production. Our results demonstrate that monocytes are imprinted by the CNS microenvironment but remain transcriptionally, epigenetically and functionally distinct.

ABSTRACT There is currently a lack of tools capable of perturbing genes in both a precise and spatiotemporal fashion. CRISPR’s ease of use and flexibility, coupled with light’s unparalleled spatiotemporal resolution deliverable from a controllable source, makes optogenetic CRISPR a well-suited solution for precise spatiotemporal gene perturbations. Here we present a new optogenetic CRISPR tool, BLU-VIPR, that diverges from prevailing split-Cas design strategies and instead focuses on optogenetic regulation of gRNA production. This simplifies spatiotemporal gene perturbation and works in vivo with cells previously intractable to optogenetic gene editing. We engineered BLU-VIPR around a new potent blue-light activated transcription factor and ribozyme-flanked gRNA. The BLU-VIPR design is genetically encoded and ensures precise excision of multiple gRNAs from a single mRNA transcript, allowing for optogenetic gene editing in T lymphocytes in vivo.

Abstract Polycystic ovary syndrome (PCOS) is associated with a low-grade inflammation, but it is unknown how hyperandrogenism, the hallmark of PCOS, affects the immune system. Using a well-established PCOS-like mouse model, we demonstrate that androgen exposure affects immune cell populations in reproductive, metabolic, and immunological tissues differently in a site-specific manner. Co-treatment with flutamide, an androgen receptor antagonist, prevents most of these alterations, demonstrating that these effects are mediated through androgen receptor activation. Dihydrotestosterone (DHT)-exposed mice display a drastically reduced eosinophil population in uterus compared to controls, coupled with lower levels of eotaxin (CCL11), suggesting a reduced recruitment from blood. Decreased frequencies of eosinophils were also seen in visceral adipose tissue (VAT). A higher expression level of CD69, a marker of activation or tissue residency, was consistently found on natural killer (NK) cells in all analyzed tissues. However, a higher frequency of NK cells and elevated levels of IFN-γ and TNF-α were only seen in uteri of androgen-exposed mice, while NK cell frequencies were unaffected in all other analyzed compartments. Distinct alterations of macrophages in ovaries, uterus and VAT were also found in DHT-exposed mice and could potentially be linked to PCOS-like traits of the model. Indeed, androgen-exposed mice were insulin resistant and displayed an aberrant immune profile in VAT, albeit unaltered fat mass. Collectively, we demonstrate that hyperandrogenism causes tissue-specific alterations of immune cells in reproductive organs and VAT, which could have considerable implications on tissue function and contribute to the reduced fertility and metabolic comorbidities associated with PCOS.

Abstract Adult neural stem cells (NSC) are a potential source for the regeneration of damaged tissue during neuropathological conditions, but much remains unexplored. In an attempt to study the influence of neuroinflammation on NSCs, we generated a transgenic reporter rat strain that expresses the Discosoma sp . red (DsRed) fluorophore in NSCs and subjected it to traumatic brain injury (TBI). Transcriptomic analysis of NSCs isolated from TBI revealed an enrichment of stress response genes that pertained to endoplasmic reticulum (ER) stress and integrated stress response (ISR). Downstream analysis on NSC cultures pinpointed IL-1α as a trigger of ISR in these cells. At concentration levels similar to the ones measured post-TBI in rats, IL-1α induced the translation of activating transcription factor 4 (ATF4), an ISR master regulator. Further, ATF4 was necessary for the IL-1α -dependent induction of a senescent profile in NSCs, which included a metabolic shift towards glycolysis, induction of senescence-associated secretory phenotype, SASP, and cell cycle arrest. In summary, the ISR/ATF4 pathway seems to play a major role in NSC function during neuroinflammation and provides a therapeutic tool for protecting the NSC pool during these conditions.

The introduction of immune checkpoint blockade has revolutionized the treatment of metastatic melanoma. However, 40-60% of patients with metastatic melanoma do not respond to immune checkpoint blockade, and a significant fraction of patients acquire resistance to treatment. This resilience and aggressiveness of melanoma tumors is partly due to their ability to switch between invasive and proliferative states. The transition between phenotypic states indicates that phenotype switching occurs through reversible epigenetic mechanisms rather than by acquisition of mutations. Identifying the epigenetic mechanisms that underlie phenotype switching of melanoma cells could potentially lead to new therapeutic strategies. Here we report that the bromodomain protein TRIM28 (KAP1/TIF1b) regulates a JUNB dependent phenotypic switch in melanoma cells. Knockdown of TRIM28 in melanoma cells reduced the expression of pro-invasive YAP1 signature genes, and led to reduced invasiveness and lung colonization. In contrast, TRIM28 knockdown increased the expression of KRAS signature genes and promoted tumor growth. TRIM28 interacted with the transcriptional elongation factors CDK9 and HEXIM1, and negatively regulated the transcriptional elongation of JUNB by RNA polymerase II. Rescue experiments demonstrated that the effects of TRIM28 knockdown were directly mediated by JUNB. Mechanistically, JUNB played a pivotal role in phenotype switching by inhibiting the invasiveness of melanoma cells and increasing the growth of melanoma tumors. Our results contribute to the understanding of melanoma plasticity, and suggest that cancer drugs inhibiting the transcriptional elongation of RNA polymerase II should be carefully evaluated in melanoma to exclude the risk for increased metastasis.

Abstract Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease characterized by joint inflammation, strongly associated with the activity of autoreactive CD4+ T cells. DNMT3A mutations are the most common somatic mutations found in the hematopoietic system of patients with rheumatoid arthritis. However, the role of DNMT3A in CD4+ T cells and CD4+ T follicular helper (Tfh) cells is poorly understood. Since somatic mutations are not identified in standard genome-wide association studies, somatic mutations’ impact on the etiology of diseases could be underestimated. Here, we thoroughly characterized and used the KRN+ splenocyte transfer model of autoimmune joint inflammation and inactivated Dnmt3a using CRISPR-Cas9 and standard Cre/loxP approaches. Experiments with competitive bone marrow (BM) chimeras identified a positive role for Dnmt3a in Tfh differentiation, which was validated by comparing mice with Dnmt3a mutations in CD4+ cells to animals with WT Dnmt3a . In conclusion, We identify that Dnmt3a mutations limit normal and autoreactive Tfh differentiation. Key findings – Dnmt3a mutations limit Tfh differentiation, which could contribute to reduced immune responses in individuals with somatic DNMT3A mutations. – Deep characterization of the KRN+ splenocyte transfer model defines a dynamic process leading to reproducible autoimmune joint inflammation. – The immuno-CRISPR (iCR) methodology can be used to test the role of candidate genes in disease models.