Although metastasis is the leading cause of cancer-related death, it is not clear why some patients with localized cancer develop metastatic disease after complete resection of their primary tumor. Such relapses have been attributed to tumor cells that disseminate early and remain dormant for prolonged periods of time; however, little is known about the control of these disseminated tumor cells. Here, we have used a spontaneous mouse model of melanoma to investigate tumor cell dissemination and immune control of metastatic outgrowth. Tumor cells were found to disseminate throughout the body early in development of the primary tumor, even before it became clinically detectable. The disseminated tumor cells remained dormant for varying periods of time depending on the tissue, resulting in staggered metastatic outgrowth. Dormancy in the lung was associated with reduced proliferation of the disseminated tumor cells relative to the primary tumor. This was mediated, at least in part, by cytostatic CD8+ T cells, since depletion of these cells resulted in faster outgrowth of visceral metastases. Our findings predict that immune responses favoring dormancy of disseminated tumor cells, which we propose to be the seed of subsequent macroscopic metastases, are essential for prolonging the survival of early stage cancer patients and suggest that therapeutic strategies designed to reinforce such immune responses may produce marked benefits in these patients.

Abstract Adaptive ecotype formation is the first step to speciation, but the genetic underpinnings of this process are poorly understood. Marine midges of the genus Clunio (Diptera) have recolonized Northern European shore areas after the last glaciation. In response to local tide conditions they have formed different ecotypes with respect to timing of adult emergence, oviposition behavior and larval habitat. Genomic analysis confirms the recent establishment of these ecotypes, reflected in massive haplotype sharing between ecotypes, irrespective of whether there is ongoing gene flow or geographic isolation. QTL mapping and genome screens reveal patterns of polygenic adaptation from standing genetic variation. Ecotype-associated loci prominently include circadian clock genes, as well as genes affecting sensory perception and nervous system development, hinting to a central role of these processes in ecotype formation. Our data show that adaptive ecotype formation can occur rapidly, with ongoing gene flow and largely based on a re-assortment of existing alleles.

ABSTRACT Genetic variants underlying traits that become either non-adaptive or selectively neutral are expected to have altered evolutionary trajectories. Uncovering genetic signatures associated with phenotypic loss presents the opportunity to discover the molecular basis for the phenotype in populations where it persists. Here we study circalunar clocks in populations of marine midge Clunio marinus . The circalunar clock synchronizes development to the lunar phase, and it is set by moonlight and tidal cycles of mechanical agitation. Two out of ten studied populations have lost their sensitivity to mechanical agitation while preserving sensitivity to moonlight. Intriguingly, the F1 offspring of the two insensitive populations regained the sensitivity to mechanical entrainment, implying a genetically independent loss of the phenotype. By combining quantitative trait locus mapping and genome-wide screens, we explored the genetics of this phenotypic loss. QTL analysis suggested an oligogenic origin with one prevalent additive locus in one of the strains. In addition, it confirmed a distinct genetic architecture in the two insensitive populations. Genomic screens further uncovered several candidate genes underlying QTL regions. The strongest signal under the most prominent QTL contains a duplicated STAT1 gene, which has a well-established role in development, and CG022363 , an ortholog of the Drosophila melanogaster CG32100 gene, which plays a role in gravitaxis. Our results support the notion that adaptive phenotypes have a complex genetic basis with mutations occurring at several loci. By dissecting the most prevalent signals, we started to reveal the molecular machinery responsible for the entrainment of the circalunar clock.

A-type lamins form a filamentous meshwork beneath the nuclear membrane that anchors large heterochromatic genomic regions at the nuclear periphery. A-type lamins also exist as a dynamic, non-filamentous pool in the nuclear interior, where they interact with lamin-associated polypeptide 2 alpha (LAP2α). Both proteins associate with largely overlapping euchromatic genomic regions in the nucleoplasm, but the functional significance of this interaction is poorly understood. Here, we report that LAP2α relocates towards regions containing myogenic genes in the early stages of muscle differentiation, possibly facilitating efficient gene regulation, while lamins A and C mostly associate with genomic regions away from these genes. Strikingly, upon depletion of LAP2α, A-type lamins spread across active chromatin and accumulate at regions of active H3K27ac and H3K4me3 histone marks in the vicinity of myogenic genes whose expression is impaired in the absence of LAP2α. Reorganization of A-type lamins on chromatin is accompanied by depletion of the active chromatin mark H3K27ac and a significantly impaired myogenic differentiation. Thus, the interplay of LAP2α and A-type lamins is crucial for proper positioning of intranuclear lamin A/C on chromatin to allow efficient myogenic differentiation.