Abstract The discovery, characterization, and adaptation of the RNA-guided clustered regularly interspersed short palindromic repeat (CRISPR)-Cas9 system has greatly increased the ease with which genome and epigenome editing can be performed. Fusion of chromatin-modifying domains to the nuclease-deactivated form of Cas9 (dCas9) has enabled targeted gene activation or repression in both cultured cells and in vivo in animal models. However, delivery of the large dCas9 fusion proteins to target cell types and tissues is an obstacle to widespread adoption of these tools for in vivo studies. Here we describe the generation and validation of two conditional transgenic mouse lines for targeted gene regulation, Rosa26:LSL-dCas9-p300 for gene activation and Rosa26:LSL-dCas9-KRAB for gene repression. Using the dCas9 p300 and dCas9 KRAB transgenic mice we demonstrate activation or repression of genes in both the brain and liver in vivo , and T cells and fibroblasts ex vivo . We show gene regulation and targeted epigenetic modification with gRNAs targeting either transcriptional start sites (TSS) or distal enhancer elements, as well as corresponding changes to downstream phenotypes. These mouse lines are convenient and valuable tools for facile, temporally controlled, and tissue-restricted epigenome editing and manipulation of gene expression in vivo .

ABSTRACT Glutamatergic projection neurons of the lateral habenula (LHb) drive behavioral state modulation by regulating the activity of midbrain monoaminergic neurons. Identifying circuit mechanisms that modulate LHb output is of interest for understanding control of motivated behaviors. A small population of neurons within the medial subnucleus of the mouse LHb express the GABAergic synthesizing enzyme GAD2, and they can inhibit nearby LHb projection neurons; however, these neurons lack markers of classic inhibitory interneurons and they co-express the vesicular glutamate transporter VGLUT2. To determine the molecular phenotype of these neurons, we genetically tagged the nuclei of GAD2-positive cells and used fluorescence-activated nuclear sorting to isolate and enrich these nuclei for single nuclear RNA sequencing (FANS-snRNAseq). Our data confirm that GAD2+/VGLUT2+ neurons intrinsic to the LHb co-express markers of both glutamatergic and GABAergic transmission and that they are transcriptionally distinct from either GABAergic interneurons or habenular glutamatergic neurons. We identify gene expression programs within these cells that show sex-specific differences in expression and that are implicated in major depressive disorder (MDD), which has been linked to LHb hyperactivity. Finally, we identify the Ntng2 gene encoding the cell adhesion protein Netrin-G2 as a marker of LHb GAD2+/VGLUT+ neurons and a gene product that may contribute to their target projections. These data show the value of using genetic enrichment of rare cell types for transcriptome studies, and they advance understanding of the molecular composition of a functionally important class of GAD2+ neurons in the LHb.

SUMMARY Evidence has long suggested that epidermal growth factor receptor (EGFR) may play a prominent role in triple-negative breast cancer (TNBC) pathogenesis, but clinical trials of EGFR inhibitors have yielded disappointing results. Using a candidate drug screen, we discovered that inhibition of CDK12 dramatically sensitizes diverse models of TNBC to EGFR blockade. Instead of functioning through CDK12’s well-established roles proximal to transcription, this combination therapy drives cell death through the 4E-BP1-dependent suppression of the translation and consequent stability of driver oncoproteins, including MYC. A genome-wide CRISPR/Cas9 screen identified the CCR4-NOT complex as a major determinant of sensitivity to the combination therapy whose loss renders 4E-BP1 unresponsive to drug-induced dephosphorylation, rescuing MYC translational suppression and stability. The central roles of CCR4-NOT and 4E-BP1 in response to the combination therapy were further underscored by the observation of CNOT1 loss and rescue of 4E-BP1 phosphorylation in TNBC cells that naturally evolved therapy resistance. Thus, pharmacological inhibition of CDK12 reveals a long proposed EGFR dependence in TNBC that functions through the cooperative regulation of translation-coupled oncoprotein stability.

ABSTRACT Spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7) is an inherited neurodegenerative disorder caused by a CAG-polyglutamine repeat expansion. SCA7 patients display a striking loss of Purkinje cell (PC) neurons with disease progression; however, PCs are rare, making them difficult to characterize. We developed a PC nuclei enrichment protocol and applied it to single-nucleus RNA-seq of a SCA7 knock-in mouse model. Our results unify prior observations into a central mechanism of cell identity loss, impacting both glia and PCs, driving accumulation of inhibitory synapses and altered PC spiking. Zebrin-II subtype dysregulation is the predominant signal in PCs, leading to complete loss of zebrin-II striping at motor symptom onset in SCA7 mice. We show this zebrin-II subtype degradation is shared across Polyglutamine Ataxia mouse models and SCA7 patients. It has been speculated that PC subtype organization is critical for cerebellar function, and our results suggest that a breakdown of zebrin-II parasagittal striping is pathological.