Abstract Inflammatory bowel disease (IBD) poses a significant challenge due to its intricate pathogenesis. NSD2, a histone methyltransferase responsible for dimethylating histone 3 at lysine 36, is associated with transcriptional activation. However, the precise role of NSD2 in IBD remains unexplored. In this study, we discovered a downregulation of NSD2 in both the intestinal epithelial cells (IECs) of patients and the IBD mouse model. Deficiency of NSD2 in mouse IECs aggravated epithelial barrier disruption and inflammatory response in IBD. Mechanically, NSD2 loss downregulated H3K36me2 and FMO (taurine-synthesis enzyme) mRNA in IECs, resulting in decreased taurine biosynthesis in IECs. Importantly, supplementation with taurine significantly attenuated the symptoms of NSD2 deficiency-induced IBD. These data demonstrate that NSD2 plays a pivotal role in maintaining FMOs-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal inflammation. Our findings also underscore the importance of NSD2-H3K36me2-mediated taurine biosynthesis in maintaining intestinal mucosal barrier homeostasis.

The basal cell compartment in many epithelial tissues such as the prostate, bladder, and mammary gland are generally believed to serve as an important pool of stem cells. However, basal cells are heterogenous and the stem cell subpopulation within basal cells is not well elucidated. Here we uncover that the core epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) inducer Zeb is exclusively expressed in a prostate basal cell subpopulation based on both immunocytochemical and cell lineage tracing analysis. The Zeb1+ prostate epithelial cells are multipotent prostate basal stem cells (PBSCs) that can self-renew and generate functional prostatic glandular structures with all three epithelial cell types at the single-cell level. Genetic ablation studies reveal an indispensable role for Zeb1 in prostate basal cell development. Utilizing unbiased single cell transcriptomic analysis of over 9000 mouse prostate basal cells, we find that Zeb1+ basal cell subset shares gene expression signatures with both epithelial and mesenchymal cells and stands out uniquely among all the basal cell clusters. Moreover, Zeb1+ epithelial cells can be detected in mouse and clinical samples of prostate tumors. Identification of the PBSC and its transcriptome profile is crucial to advance our understanding of prostate development and tumorigenesis. Key words: prostate basal stem cells, Zeb1, lineage tracing, single-cell RNA sequencing, Wnt signaling pathway, prostate cancer, tumor initiating cell,

Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a clinically challenging cancer with a dismal overall prognosis. NSD2 is an H3K36-specific di-methyltransferase which has been reported to play a crucial role in promoting tumorigenesis. Here, we demonstrate that NSD2 acts as a putative tumor suppressor in Kras -driven pancreatic tumorigenesis. Low level of NSD2 indicates aggressive feature of PDAC. NSD2 restrains the mice from inflammation and Kras -induced ductal metaplasia, while NSD2 loss facilitates pancreatic tumorigenesis. Mechanistically, NSD2-mediated H3K36me2 promotes the expression of IκBα, which inhibits the phosphorylation of p65 and NF-κB nuclear translocation. More importantly, NSD2 interacts with the DNA binding domain of p65, attenuating NF-κB transcriptional activity. Furthermore, inhibition of NF-κB signaling relieves the symptoms of Nsd2 -deficient mice. Together, our study reveals the important tumor suppressor role of NSD2 and multiple mechanisms by which NSD2 suppresses both p65 phosphorylation and downstream transcriptional activity during pancreatic tumorigenesis. This study contributes to understanding the pathogenesis of pancreatic tumorigenesis and identifies a novel negative regulator of NF-κB signaling.

Abstract Cell polarity and correct mitotic spindle positioning are essential for the maintenance of a proper prostate epithelial architecture, and disruption of the two biological features occurs at early stages in prostate tumorigenesis. However, whether and how these two epithelial attributes are connected in vivo is largely unknown. We herein report that conditional genetic deletion of E-cadherin, a key component of adherens junctions, in a mouse model results in loss of prostate luminal cell polarity and randomization of spindle orientations. Critically, E-cadherin ablation causes prostatic hyperplasia which progresses to invasive adenocarcinoma. Mechanistically, E-cadherin and the spindle positioning determinant LGN interacts with the PDZ domain of cell polarity protein SCRIB and form a ternary protein complex to bridge cell polarity and cell division orientation. These findings provide a novel mechanism by which E-cadherin acts an anchor to maintain prostate epithelial integrity and to prevent carcinogenesis in vivo.

Abstract Renal fibrosis is the final development pathway and the most common pathological manifestation of chronic kidney disease. An important intrinsic cause of renal fibrosis is epigenetic alterations. SET domain–containing 2 (SETD2) is the sole histone H3K36 trimethyltransferase, catalyzing H3K36 dimethylation to trimethylation. There is evidence that SETD2-mediated epigenetic alterations are implicated in many diseases. However, it is unclear what role SETD2 plays in the development of renal fibrosis. Clinical data indicate that SETD2 is lowly expressed in patients with renal fibrosis. Here, we established genetically engineered mice with SETD2 and VHL deficiency. SETD2 deficiency leads to severe renal fibrosis in VHL-deficient mice. Mechanically, SETD2 maintains the transcriptional level of Smad7, a negative feedback factor of the TGF-β/Smad signaling pathway, thereby preventing the activation of the TGF-β/Smad signaling pathway. Deletion of SETD2 leads to reduced smad7 expression, which results in activation of the TGF-β/Smad signaling pathway and ultimately fibrosis in the absence of VHL. Our findings reveal the role of SETD2-mediated H3K36me3 of Smad7 in regulating the TGF-β/Smad signaling pathway in renal fibrogenesis. Thus, our study provides innovative insights into SETD2 as a potential therapeutic target for the treatment of renal fibrosis.

Abstract Clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) is a largely incurable disease that is highly relevant to epigenetic regulation including histone modification and DNA methylation. SET domain–containing 2 (SETD2) is a predominant histone methyltransferase catalyzing the trimethylation of histone H3 Lysine 36 (H3K36me3) and its mutations are highly relevant to clear cell renal cell carcinoma (ccRCC). However, its physiology role in ccRCC remains largely unexplored. Here we report that Setd2 deletion impairs the β-catenin destruction complex to facilitate ccRCC formation in a c-MYC-generated polycystic kidney disease (PKD) model, which can be relieved by an inhibitor of β-catenin-responsive transcription. Clinically, SETD2 loss is widely observed in ccRCC samples, and negatively correlated with expression of some members of β-catenin destruction complex, but positively correlated with the activation of Wnt/β-catenin signaling. Our findings thus highlight a previously unrecognized role of SETD2-mediated H3K36me3 modification in regulation of Wnt/β-catenin pathway in ccRCC. Summary Our findings for the first time reveal a previously unrecognized role of the SETD2-mediated H3K36me3 modification in regulation of the Wnt/β-catenin pathway in ccRCC and shed light on the molecular mechanisms underlying the formation of renal cell carcinoma with epigenetic disorders.