The circadian clock genes are known important for kidney development, maturation and physiological functions. However, whether and how they play a role in renal regeneration remain elusive. Here, by using the single cell RNA-sequencing (scRNA-seq) technology, we investigated the dynamic gene expression profiles and cell states after acute kidney injury (AKI) by gentamicin treatment in zebrafish. The core clock genes such as per1/2 and nr1d1, which encode transcriptional repressors of the circadian system, are strongly induced in the proximal tubule epithelial cells (PTECs). By generating mutant zebrafish lines, we show that per1 and nr1d1 are required for proper renal regeneration, by facilitating the expression of renal progenitor cell (RPC) genes. In per1 and nr1d1 mutants, the expression of RPC genes and the number of RPCs were decreased, resulting in a marked delay in nephron regeneration. lima1a, which encodes a cytoskeleton binding protein that functions to negatively regulate epithelial to mesenchymal transition (EMT), is identified as the direct target of the clock proteins. Down-regulation of lima1a is associated with enhanced EMT, increased expression of RPC markers, and accelerated nephron regeneration. We propose that up-regulation of per1 and nr1d1 after AKI facilitates the formation of nephrongenic RPCs by repressing lima1a. Our findings using zebrafish provide important insights into the roles of the circadian clock genes in kidney repair.

Abstract POGZ , which encodes a multi-domain transcription factor, has been found frequently mutated in neurodevelopmental disorders, particularly autism spectrum disorder (ASD) and intellectual disability (ID). However, little is known about its functions in embryonic stem cells (ESCs) and in transcriptional regulation. Here, we show that POGZ plays key roles in the maintenance of ESCs by association with the SWI-SNF (BAF) chromatin remodeler complex and heterochromatin protein 1 (HP1) proteins. Loss of POGZ induces differentiation of ESCs, likely by up-regulation of primitive endoderm and mesoderm lineage genes and by down-regulation of pluripotency-related and cell cycle genes. Genome-wide binding analysis shows that POGZ is primarily localized to gene promoter and enhancer regions where POGZ is required to maintain an open chromatin. Regulation of chromatin under control of POGZ depends on esBAF complex. Furthermore, there is an extensive overlap of POGZ and OCT4 peaks genome-wide, and both factors interact with each other. We propose that POGZ is an important pluripotency-associated factor, and its absence causes failure to maintain a proper ESC-specific chromatin state and transcriptional circuitry, which eventually leads to loss of ESC phenotype. Our work provides important insights into the roles of POGZ in the maintenance of ESC identity as well as regulation of transcription, which will be useful for understanding the etiology of neurodevelopmental disorders by POGZ mutation.