Small molecules that perturb chromatin proteins are an emerging focus of current biomedical research. Two groups reporting in this issue have targeted bromodomain-containing BET proteins that bind acetylated lysine residues during gene activation, arriving at cell-permeable small molecule compounds with similar structures based on fused triazole-diazepine rings. James Bradner and colleagues report the development of a compound named JQ1. The BET protein BRD4, with two bromodomains, is implicated in human squamous cell carcinoma. JQ1 inhibits the growth of BRD4-dependent tumours in mouse models. Alexander Tarakhovsky and colleagues' inhibitor, I-BET, is shown to interfere with the binding of certain BET family members to acetylated histones. It inhibits activation of pro-inflammatory genes in macrophages and has immunomodulatory activity in a mouse model of inflammatory disease. Post-translationally modified histones are recognized by effector proteins which contain specific binding modules; for example, the bromodomain-containing BET proteins bind acetylated lysine residues during gene activation. Here a synthetic small molecule is described that interferes with the binding of certain BET family members to acetylated histones. The compound inhibits activation of pro-inflammatory genes in macrophages and has activity in a mouse model of inflammatory disease. Interaction of pathogens with cells of the immune system results in activation of inflammatory gene expression. This response, although vital for immune defence, is frequently deleterious to the host due to the exaggerated production of inflammatory proteins. The scope of inflammatory responses reflects the activation state of signalling proteins upstream of inflammatory genes as well as signal-induced assembly of nuclear chromatin complexes that support mRNA expression1,2,3,4. Recognition of post-translationally modified histones by nuclear proteins that initiate mRNA transcription and support mRNA elongation is a critical step in the regulation of gene expression5,6,7,8,9,10. Here we present a novel pharmacological approach that targets inflammatory gene expression by interfering with the recognition of acetylated histones by the bromodomain and extra terminal domain (BET) family of proteins. We describe a synthetic compound (I-BET) that by ‘mimicking’ acetylated histones disrupts chromatin complexes responsible for the expression of key inflammatory genes in activated macrophages, and confers protection against lipopolysaccharide-induced endotoxic shock and bacteria-induced sepsis. Our findings suggest that synthetic compounds specifically targeting proteins that recognize post-translationally modified histones can serve as a new generation of immunomodulatory drugs.

Cocaine-induced alterations in gene expression cause changes in neuronal morphology and behavior that may underlie cocaine addiction. In mice, we identified an essential role for histone 3 lysine 9 (H3K9) dimethylation and the lysine dimethyltransferase G9a in cocaine-induced structural and behavioral plasticity. Repeated cocaine administration reduced global levels of H3K9 dimethylation in the nucleus accumbens. This reduction in histone methylation was mediated through the repression of G9a in this brain region, which was regulated by the cocaine-induced transcription factor DeltaFosB. Using conditional mutagenesis and viral-mediated gene transfer, we found that G9a down-regulation increased the dendritic spine plasticity of nucleus accumbens neurons and enhanced the preference for cocaine, thereby establishing a crucial role for histone methylation in the long-term actions of cocaine.

Although in vitro studies of embryonic stem cells have identified polycomb repressor complexes (PRCs) as key regulators of differentiation, it remains unclear as to how PRC-mediated mechanisms control fates of multipotent progenitors in developing tissues. Here, we show that an essential PRC component, Ezh2, is expressed in epidermal progenitors but diminishes concomitant with embryonic differentiation and with postnatal decline in proliferative activity. We show that Ezh2 controls proliferative potential of basal progenitors by repressing the Ink4A-Ink4B locus and tempers the developmental rate of differentiation by preventing premature recruitment of AP1 transcriptional activator to the structural genes that are required for epidermal differentiation. Together, our studies reveal that PRCs control epigenetic modifications temporally and spatially in tissue-restricted stem cells. They maintain their proliferative potential and globally repressing undesirable differentiation programs while selectively establishing a specific terminal differentiation program in a stepwise fashion.

MicroRNAs (miRNAs) have important roles in diverse cellular processes, but little is known about their identity and functions during early mammalian development. Here, we show the effects of the loss of maternal inheritance of miRNAs following specific deletion of Dicer from growing oocytes. The mutant mature oocytes were almost entirely depleted of all miRNAs, and they failed to progress through the first cell division, probably because of disorganized spindle formation. By comparing single-cell cDNA microarray profiles of control and mutant oocytes, our data are compatible with the notion that a large proportion of the maternal genes are directly or indirectly under the control of miRNAs, which demonstrates that the maternal miRNAs are essential for the earliest stages of mouse embryonic development.

Background MicroRNAs (miRNAs) are critical regulators of transcriptional and post-transcriptional gene silencing, which are involved in multiple developmental processes in many organisms. Apart from miRNAs, mouse germ cells express another type of small RNA, piwi-interacting RNAs (piRNAs). Although it has been clear that piRNAs play a role in repression of retrotransposons during spermatogenesis, the function of miRNA in mouse germ cells has been unclear. Methodology/Principal Findings In this study, we first revealed the expression pattern of miRNAs by using a real-time PCR-based 220-plex miRNA expression profiling method. During development of germ cells, miR-17-92 cluster, which is thought to promote cell cycling, and the ES cell-specific cluster encoding miR-290 to -295 (miR-290-295 cluster) were highly expressed in primordial germ cells (PGCs) and spermatogonia. A set of miRNAs was developmentally regulated. We next analysed function of miRNA biogenesis in germ cell development by using conditional Dicer-knockout mice in which Dicer gene was deleted specifically in the germ cells. Dicer-deleted PGCs and spermatogonia exhibited poor proliferation. Retrotransposon activity was unexpectedly suppressed in Dicer-deleted PGCs, but not affected in the spermatogonia. In Dicer-deleted testis, spermatogenesis was retarded at an early stage when proliferation and/or early differentiation. Additionally, we analysed spermatogenesis in conditional Argonaute2-deficient mice. In contrast to Dicer-deficient testis, spermatogenesis in Argonaute2-deficient testis was indistinguishable from that in wild type. Conclusion/Significance These results illustrate that miRNAs are important for the proliferation of PGCs and spermatogonia, but dispensable for the repression of retrotransposons in developing germ cells. Consistently, miRNAs promoting cell cycling are highly expressed in PGCs and spermatogonia. Furthermore, based on normal spermatogenesis in Argonaute2-deficient testis, the critical function of Dicer in spermatogenesis is independent of Argonaute2.

Cross-linking of the antigen receptor on lymphocytes by antigens or antibodies to the receptor results in activation of enzymes of the protein kinase C (PKC) family. Mice homozygous for a targeted disruption of the gene encoding the PKC-βI and PKC-βII isoforms develop an immunodeficiency characterized by impaired humoral immune responses and reduced cellular responses of B cells, which is similar to X-linked immunodeficiency in mice. Thus PKC-βI and PKC-βII play an important role in B cell activation and may be functionally linked to Bruton's tyrosine kinase in antigen receptor-mediated signal transduction.