Abstract Somatic mutations in splicing factors are of significant interest in myeloid malignancies and other cancers. U2AF1, together with U2AF2, is essential for 3’ splice site recognition. U2AF1 mutations result in aberrant splicing, but the molecular mechanism and the full spectrum of consequences on RNA biology have not been fully elucidated to date. We performed multi-omics profiling of in vivo RNA binding, splicing and turnover for U2AF1 S34F and Q157R mutants. We dissected specific binding signals of U2AF1 and U2AF2 and showed that U2AF1 mutations individually alter U2AF1-RNA binding, resulting in defective U2AF2 recruitment. We demonstrated a complex relationship between differential binding and splicing, expanding upon the currently accepted loss-of-binding model. Finally, we observed that U2AF1 mutations increase the formation of stress granules in both cell lines and primary acute myeloid leukemia samples. Our results uncover U2AF1 mutation-dependent pathogenic RNA mechanisms and provide the basis for developing targeted therapeutic strategies.

ABSTRACT Clustered Protocadherin (Pcdh) proteins act as cell-surface recognition barcodes for neural circuit formation. Neurites expressing the same barcode repel each other, but this mechanism is deployed in two different ways. For instance, convergence of olfactory sensory neuron (OSN) projections requires stochastic expression of distinct Pcdh isoforms in individual cells, while tiling of neural arbors of serotonergic neurons (5-HTs) requires expression of the same isoform, Pcdhαc2. Despite their essential role, however, the molecular mechanisms of cell-type specific Pcdh barcoding remain a mystery. Here, we uncover a new role of cohesin: that of regulating distance-independent enhancer-promoter interactions to enable random Pcdh isoform choice via DNA loop extrusion in OSNs. Remarkably, this step mediates DNA demethylation of Pcdh promoters and their CTCF binding sites, thus directing CTCF to the chosen promoter. In contrast, the uniform pattern of Pcdh expression in 5-HTs is achieved through conventional cohesin-independent, distance-dependent enhancer/promoter interactions, that favor choice of the nearest isoform. Thus, cell-type specific cohesin deployment converts a distance-dependent and deterministic regulatory logic into a distance-independent and stochastic one. We propose that this mechanism provides an elegant strategy to achieve distinct patterns of Pcdh expression that generate wiring instructions to meet the connectivity requirements of different neural classes.

RNA metabolic labeling using 4-thiouridine (s4U) captures the dynamics of RNA synthesis and decay. The power of this approach is dependent on appropriate quantification of labeled and unlabeled sequencing reads, which can be compromised by the apparent loss of s4U-labeled reads in a process we refer to as dropout. Here we show that s4U-containing transcripts can be selectively lost when RNA samples are handled under sub-optimal conditions, but that this loss can be minimized using an optimized protocol. We demonstrate a second cause of dropout in nucleotide recoding and RNA sequencing (NR-seq) experiments that is computational and downstream of library preparation. NR-seq experiments involve chemically converting s4U from a uridine analog to a cytidine analog and using the apparent T-to-C mutations to identify the populations of newly synthesized RNA. We show that high levels of T-to-C mutations can prevent read alignment with some computational pipelines, but that this bias can be overcome using improved alignment pipelines. Importantly, kinetic parameter estimates are affected by dropout independent of the NR chemistry employed, and all chemistries are practically indistinguishable in bulk, short-read RNA-seq experiments. Dropout is an avoidable problem that can be identified by including unlabeled controls, and mitigated through improved sample handing and read alignment that together improve the robustness and reproducibility of NR-seq experiments.

Expression of Protocadherin (Pcdh) genes is critical to the generation of neuron identity and wiring of the nervous system. Pcdhα genes are arranged in clusters and exhibit a range of expression profiles, from stochastic to deterministic. Because Pcdhα promoters have high sequence identity and share distal enhancers, how distinct neurons choose which gene to express remains unclear. We show that the interplay between multiple enhancers, epigenetics, and genome folding orchestrates differential readouts of the locus across neurons. The probability of Pcdhα promoter choice depends on enhancer/promoter encounters catalyzed by cohesin, whose extrusion trajectories determine the likelihood that an individual promoter can "escape" heterochromatin-mediated silencing. We propose that tunable locus-specific regulatory elements and cell type-specific cohesin activity underlie the generation of cellular diversity by Pcdh genes.

Treating patients with chronic urticaria using omalizumab has been shown to be safe and effective in randomized clinical trials. Multinational studies on long-term omalizumab performance in chronic urticaria in clinical practice settings are lacking, especially on drug survival. Drug survival, which refers to the length of time that patients are treated with a specific drug, is a comprehensive outcome covering effectiveness, safety, and patient and physician preferences. Furthermore, little is known about the reasons and potential predictors for omalizumab discontinuation.