A selective inhibitor of the kinetoplastid proteasome (GNF6702) is identified that is highly efficacious in vivo, clearing the parasites that cause leishmaniasis, Chagas disease and sleeping sickness from mice, highlighting the possibility of developing a single class of drugs for these neglected diseases. Chagas disease, leishmaniasis, and sleeping sickness are caused by the kinetoplastid parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania spp. and Trypanosoma brucei spp., respectively, and affect 20 million people worldwide. This study reports the results of a screen to find new conserved molecular targets and broad spectrum drugs that could be used to treat all three diseases. A selective inhibitor of the kinetoplastid proteasome (GNF6702) was identified as the most effective. It is highly efficacious in vivo, clearing parasites from mice in all three models of infection. GNF6702 is a non-competitive inhibitor, specific for kinetoplastid proteasome, and is well-tolerated in mice. These results highlight the possibility of developing a single class of drugs for these neglected diseases. Chagas disease, leishmaniasis and sleeping sickness affect 20 million people worldwide and lead to more than 50,000 deaths annually1. The diseases are caused by infection with the kinetoplastid parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania spp. and Trypanosoma brucei spp., respectively. These parasites have similar biology and genomic sequence, suggesting that all three diseases could be cured with drugs that modulate the activity of a conserved parasite target2. However, no such molecular targets or broad spectrum drugs have been identified to date. Here we describe a selective inhibitor of the kinetoplastid proteasome (GNF6702) with unprecedented in vivo efficacy, which cleared parasites from mice in all three models of infection. GNF6702 inhibits the kinetoplastid proteasome through a non-competitive mechanism, does not inhibit the mammalian proteasome or growth of mammalian cells, and is well-tolerated in mice. Our data provide genetic and chemical validation of the parasite proteasome as a promising therapeutic target for treatment of kinetoplastid infections, and underscore the possibility of developing a single class of drugs for these neglected diseases.

ABSTRACT The MITF and SOX10 transcription factors regulate the expression of genes important for melanoma proliferation, invasion and metastasis. Despite growing evidence of the contribution of long noncoding RNAs (lncRNAs) in cancer, including melanoma, their functions within MITF-SOX10 transcriptional programmes remain poorly investigated. Here we identified 245 candidate melanoma associated lncRNAs whose loci are co-occupied by MITF-SOX10 and that are enriched at active enhancer-like regions. We characterise the function and molecular mechanism of action of one of these lncRNAs, Disrupted In Renal Carcinoma 3 ( DIRC3 ), and show that it operates as a MITF-SOX10 regulated tumour suppressor. DIRC3 depletion in human melanoma cells leads to increased anchorage-independent growth, a hallmark of malignant transformation, whilst melanoma patients classified by low DIRC3 expression have decreased survival. DIRC3 is a nuclear lncRNA that functions locally to activate expression of its neighbouring IGFBP5 tumour suppressor through modulating chromatin structure and suppressing SOX10 binding to putative regulatory elements within the DIRC3 locus. In turn, DIRC3 dependent regulation of IGFBP5 impacts the expression of genes involved in multiple cancer associated processes. Our work indicates that lncRNA components of the MITF-SOX10 networks are an important new class of melanoma regulators and candidate therapeutic targets.

Abstract How neurogenesis and gliogenesis are coordinated during development and why mature glial cells often share properties with neuroectodermal progenitors remains unclear. Here, we have used single cell RNA sequencing to map the regulatory landscape of neuronal and glial differentiation in the mammalian enteric nervous system (ENS). Our analysis indicates that neurogenic trajectories branch directly from a linear gliogenic axis defined by autonomic neural crest cells adopting sequential states as they progressively lose their strong neurogenic bias and acquire properties of adult enteric glia. We identify gene modules associated with transcriptional programs driving enteric neurogenesis and cell state transitions along the gliogenic axis. By comparing the chromatin accessibility profile of autonomic neural crest and adult enteric glia we provide evidence that the latter maintain an epigenetic memory of their neurogenic past. Finally, we demonstrate that adult enteric glia maintain neurogenic potential and are capable of generating enteric neurons in certain contexts by activating transcriptional programs employed by early ENS progenitors. Our studies uncover a novel configuration of enteric neurogenesis and gliogenesis that enables the coordinate development of ENS lineages and provides a mechanistic explanation for the ability of enteric glia to be functionally integrated into the adult intestine and simultaneously maintain attributes of early ENS progenitors.

A bstract Differentiation of multipotential progenitor cells is a key process in the development of any multi-cellular organism and often continues throughout its life. It is often assumed that a bi-potential progenitor develops along a (relatively) straight trajectory until it reaches a decision point where the trajectory bifurcates. At this point one of two directions is chosen, each direction representing the unfolding of a new transcriptomic programme. However, we have lacked quantitative means for testing this model. Accordingly, we have developed the R package TrajectoryGeometry. Applying this to published data we find several examples where, rather than bifurcate, developmental pathways branch . That is, the bipotential progenitor develops along a relatively straight trajectory leading to one of its potential fates. A second relatively straight trajectory branches off from this towards the other potential fate. In this sense only cells that branch off to follow the second trajectory make a “decision”. Our methods give precise descriptions of the genes and cellular pathways involved in these trajectories. We speculate that branching may be the more common behaviour and may have advantages from a control-theoretic viewpoint.

Abstract The aryl hydrocarbon receptor (AHR) plays important roles in intestinal homeostasis, limiting tumour growth and promoting differentiation in the intestinal epithelium. Spineless, the Drosophila homolog of AHR, has only been studied in the context of development but not in the adult intestine. Here, we show that spineless is upregulated in the adult intestinal epithelium after infection with Pseudomonas entomophila ( P . e .). Spineless knockdown increased stem cell proliferation following infection-induced injury. Spineless overexpression limited intestinal stem cell proliferation and reduced survival after infection. In two tumour models, using either Notch RNAi or constitutively active Yorkie, Spineless suppressed tumour growth and doubled the lifespan of tumour-bearing flies. At the transcriptional level it reversed the gene expression changes induced in Yorkie tumours, counteracting cell proliferation and altered metabolism. These findings demonstrate a new role for Spineless in the adult Drosophila midgut and highlight the evolutionarily conserved functions of AHR/Spineless in the control of proliferation and differentiation of the intestinal epithelium.

Abstract Central nervous system-expressed long non-coding RNAs (lncRNAs) are often located in the genome close to protein coding genes involved in transcriptional control. Such lncRNA-protein coding gene pairs are frequently temporally and spatially co-expressed in the nervous system and are predicted to act together to regulate neuronal development and function. Although some of these lncRNAs also bind and modulate the activity of the encoded transcription factors, the regulatory mechanisms controlling co-expression of neighbouring lncRNA-protein coding genes remain unclear. Here, we used high resolution NG Capture-C to map the cis -regulatory interaction landscape of the key neuro-developmental Paupar-Pax6 lncRNA-mRNA locus. The results defined chromatin architecture changes associated with high Paupar-Pax6 expression in neurons and identified both promoter selective as well as shared cis -regulatory interactions with the Paupar and Pax6 promoters involved in regulating Paupar-Pax6 co-expression in neuronal cells. The TCF7L2 transcription factor, a major regulator of chromatin architecture and effector of the Wnt signalling pathway, binds to a subset of these candidate cis -regulatory elements to coordinate Paupar and Pax6 co-expression. We identify a functional TCF7L2 bound cis -regulatory element within the Paupar gene, suggesting that the Paupar DNA locus itself regulates Pax6 expression in addition to its previously described transcriptdependent modes of action. Our work provides important insights into the chromatin interactions, signalling pathways and transcription factors controlling co-expression of adjacent lncRNAs and protein coding genes in the brain.