Abstract Deficiency of adenosine deaminase 2 (DADA2) is a severe, congenital syndrome, which manifests with hematologic, immunologic and inflammatory pathologies. DADA2 is caused by biallelic mutations in ADA2 , but the function of ADA2, and the mechanistic link between ADA2 deficiency and the severe inflammatory phenotype remains unclear. Here, we show that monocyte-derived proteomes from DADA2 patients are highly enriched in interferon response proteins. Using immunohistochemistry and detailed glycan analysis we demonstrate that ADA2 is post-translationally modified for sorting to the lysosomes. At acidic, lysosomal pH, ADA2 acts as a novel DNase that degrades cGAS/Sting-activating ligands. Furthermore, we define a clear structure-function relationship for this acidic DNase activity. Deletion of ADA2 increased the production of cGAMP and type I interferons upon exposure to dsDNA, which was reverted by ADA2 overexpression or deletion of STING. Our results identify a new level of control in the nucleic acid sensing machinery and provide a mechanistic explanation for the pathophysiology of autoinflammation in DADA2. One Sentence Summary ADA2 is a lysosomal nuclease controlling nucleic acid sensing and type I interferon production.

Abstract Rationale SARS-CoV-2 infection of the respiratory system can progress to a life threatening multi-systemic disease, mediated via an excess of cytokines (“cytokine storm”), but the molecular mechanisms are poorly understood. Objectives To investigate whether SARS-CoV-2 may induce cellular senescence in lung epithelial cells, leading to secretion of inflammatory cytokines, known as the senescence-associated secretory phenotype (SASP). Methods Autopsy lung tissue samples from eleven COVID-19 patients and sixty age-matched non-infected controls were analysed by immunohistochemistry for SARS-CoV-2 and markers of cellular senescence (SenTraGor, p16 INK4A ) and key SASP cytokines (interleukin-1β, interleukin-6). We also investigated whether SARS-CoV-2 infection of an epithelial cell line induces senescence and cytokine secretion. Measurements and Main Results SARS-CoV-2 was detected by immunocytochemistry and electron microscopy predominantly in alveolar type-2 (AT2) cells, which also expressed the angiotensin-converting-enzyme 2 (ACE2), a critical entry receptor for this virus. In COVID-19 samples, AT2 cells displayed increased markers of senescence [p16 INK4A , SenTraGor staining positivity in 12±1.2% of cells compared to 1.7±0.13% in non-infected controls (p<0.001)], with markedly increased expression of interleukin-1β and interleukin-6 (p<0.001). Infection of epithelial cells (Vero E6) with SARS-CoV-2 in-vitro induced senescence and DNA damage (increased SenTraGor and γ-H2AX), and reduced proliferation (Ki67) compared to uninfected control cells (p<0.01). Conclusions We demonstrate that in severe COVID-19 patients, AT2 cells are infected with SARS-CoV-2 and show senescence and expression of proinflammatory cytokines. We also show that SARS-CoV-2 infection of epithelial cells may induce senescence and inflammation, indicating that cellular senescence may be an important molecular mechanism of severe COVID-19.

SUMMARY Oncogene-induced senescence (OIS) is an inherent and important tumor suppressor mechanism. However, if not timely removed via immune surveillance, senescent cells will also present a detrimental side. Although this has mostly been attributed to the senescence-associated-secretory-phenotype (SASP) of these cells, we recently proposed that “escape” from the senescent state represents another unfavorable outcome. Here, we exploit genomic and functional data from a prototypical human epithelial cell model carrying an inducible CDC6 oncogene to identify an early-acquired recurrent chromosomal inversion, which harbors a locus encoding the circadian transcription factor BHLHE40. This inversion alone suffices for BHLHE40 activation upon CDC6 induction and for driving cell cycle re-entry and malignant transformation. In summary, we now provide strong evidence in support of genomic instability underlying “escape” from oncogene-induced senescence. HIGHLIGHTS Oncogene driven error-prone repair produces early genetic lesions allowing escape from senescence Cells escaping oncogene-induced senescence display mutational signatures observed in cancer patients A single recurrent inversion harboring a circadian TF gene suffices for bypassing oncogene-induced senescence Chromatin loop and compartment remodeling support the “escape” transcriptional program

Mechanical forces are key modulators of valvulogenic developmental programs. However, the mechanosensitive gene network underlying this process remains unclear. It is well established that contractile and flow forces activate endocardial expression of the transcription factor klf2a during valve morphogenesis. We report two novel transcription factors with a function in heart valve formation in zebrafish: egr1 and klf2b. Genome-wide analysis of gene expression reveals that the endocardial transcriptional programs modulated by klf2a, klf2b, and egr1 mainly contain non-redundant targets. Several of these targets have been implicated in endothelial-to-mesenchymal transition (EMT). Many of the deregulated genes exhibit changes in chromatin accessibility pointing to potential direct effects of these factors. Finally, in vivo phenotypic analyses show that VEGF receptor 1 (flt1) is a target of egr1 and klf2b during early valvulogenesis. These findings suggest that klf2a, klf2b, and egr1 cooperate for the activation of EMT program in response to mechanosensitive inputs. We propose that the combinatorial action of these factors mediates flow mechanotransduction to control the endocardial program, especially for valve development.

Abstract Objectives Age is the strongest risk factor of Giant Cell Arteritis (GCA), implying a possible pathogenetic role of cellular senescence. To address this question, we applied an established senescence specific multi-marker algorithm in tissue artery biopsies (TABs) of GCA patients. Methods Seventy five positive TABs from GCA patients and 22 negative from patients with Polymyalgia Rheumatica (PMR) were retrospectively retrieved and analyzed. Senescent cells and their histologic origin were identified with specific cellular markers; IL-6 and MMP-9 were investigated as components of the senescent associated secretory phenotype (SASP) by triple co-staining. GCA or PMR artery culture supernatants were applied to primary skin fibroblasts with or without IL-6 blocking agent to explore the induction of IL-6 associated cellular senescence. Results Senescent cells were mainly present in GCA arteries at higher proportion compared to PMR (9.50% vs 2.66% respectively, p<0.0001) and were mainly originated from fibroblasts, macrophages and endothelial cells. IL-6 was expressed by senescent fibroblasts and macrophages while MMP-9 by fibroblasts only. IL-6 positive senescent cells were associated with the extension of vascular inflammation (adventitial limited disease vs transmural inflammation: 10.02% vs 4.37% respectively, p<0.0001). GCA but not PMR artery culture supernatant could induce IL-6-associated senescence that was partially inhibited by IL-6 blockade. Conclusions Senescent cells with inflammatory phenotype are present in GCA arteries and are associated with the tissue inflammatory bulk. These findings might suggest a potential implication in disease pathogenesis by perpetuating inflammation and affecting vascular remodeling via IL-6 dependent mechanisms.