Abstract Aberrant DNA methylation in the region surrounding the transcription start site is a hallmark of gene silencing in cancer. Currently approved demethylating agents lack specificity and exhibit high toxicity. Herein we show, using the p16 gene as an example, that targeted demethylation of the promoter-exon 1-intron 1 (PrExI) region initiates an epigenetic wave of local chromatin remodeling and distal long-range interactions, culminating in gene-locus specific activation. Through development of CRISPR-DiR (DNMT1-interacting RNA), in which ad hoc edited guides block methyltransferase activity in a locus-specific fashion, we demonstrate that demethylation is coupled to epigenetic and topological changes. These results suggest the existence of a specialized “demethylation firing center (DFC)” which can be switched on by an adaptable and selective RNA-mediated approach for locus-specific transcriptional activation. One Sentence Summary Locus demethylation via CRISPR-DiR reshapes chromatin structure and specifically reactivates its cognate gene.

In the past decade, adenosine to inosine (A-to-I) RNA editing, which is catalyzed by adenosine deaminases acting on RNA (ADAR) family of enzymes ADAR1 and ADAR2, has been shown to contribute to the development and progression of multiple cancers; however, very little is known about its role in acute myeloid leukemia (AML) - the second most common type of leukemia making up 31% of all adult leukemia cases. Here, we found that ADAR2, but not ADAR1 and ADAR3, is specifically downregulated in core binding factor (CBF) AML with t(8;21) or inv(16). In t(8;21) AML, RUNX1-driven transcription of ADAR2 transcripts was found to be repressed by the RUNX1-ETO fusion protein. Forced overexpression of two ADAR2-regulated RNA editing targets COPA and COG3 indeed inhibits clonogenic growth of human t(8;21) AML cells. Further in vivo animal studies confirmed that ADAR2 could suppress leukemogenesis of t(8;21) AML through its RNA binding and editing capabilities. Our results suggest a novel RNA editing-mediated mechanism leading to t(8,12) AML.

Abstract Oncofetal transcription factor SALL4 is essential for cancer cell survival. 1-5 Recently, several groups reported that immunomodulatory imide drugs (IMiDs) could degrade SALL4 in a proteasome-dependent manner. 6,7 Intriguingly, we observed that IMiDs had no effect on SALL4-positive cancer cells. Further studies demonstrated that IMiDs could only degrade SALL4A, one of the SALL4 isoforms. This finding raises the possibility that SALL4B, the isoform not affected by IMiDs, may be essential for SALL4-mediated cancer cell survival. SALL4B knockdown led to an increase in apoptosis and inhibition of cancer cell growth. SALL4B gain-of-function alone led to liver tumor formation in mice. Our observation that protein degraders can possess isoform-specific effects exemplifies the importance of delineating drug action and oncogenesis at the isoform level to develop more effective cancer therapeutics.

Background ADAR1, an adenosine-to-inosine (A-to-I) RNA editing enzyme, has an emerging role in cancer immunotherapy. ADAR1 presumably works by suppressing cellular innate immunity response to endogenously generated double-stranded RNAs through RNA editing. However, RNA species that are directly regulated by ADAR1 mediated RNA editing processes remain poorly defined.Results In this study, we used a novel bioinformatics approach to track ADAR1-RNA interactions. By integrating DNA-seq, RNA-seq, and ADAR1 RNA immunoprecipitation sequencing (fRIP-seq) data of K562 cell line, we provided the first in-situ landscape profiling of ADAR1 RNA binding and editing activities. With long RNA fragments captured by ADAR1 immunoprecipitation, we were able to identify exon junctions and genomic boundaries used by ADAR1-associated RNAs and thus we could possibly trace pre-RNA processing steps that had been acting on them. Our methodology allowed us to acquire the knowledge of transcriptome-wide scenario of ADAR1 activities. Intriguingly, we found that ADAR1 had a tendency to interact with transcriptional byproducts originated from obscure regions such as introns and intergenic regions.Conclusions Our observation might shed light on the dual role of ADAR1 proteins not only in diversifying the transcriptome, but also in reigning RNA debris from obscure regions. Moreover, as the functional potential of seemly transcriptional byproducts is just beginning to emerge, this study would bridge ADAR1 with other fields of RNA biology.

Summary Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) is an epigenetic regulator required for gene silencing during embryonic development. Previous studies have reported that PRC2 interacts with RNA in a promiscuous manner, but the biological functions of such interaction are unknown. Here we present a seesaw mechanism for the regu l ation of ε-globin through inacti v ating E ZH2 by an upstream non-coding R NA (LEVER). We show that LEVER, a non-coding RNA identified by RNA immunoprecipitation sequencing (RIP-seq) of the PRC2 core subunit EZH2 and Nanopore sequencing, binds PRC2 and thereby prevents the accumulation of H3K27 methylation along the genomic region where LEVER RNA is transcribed. The open chromatin within the LEVER locus in turn competes for the chromatin interaction between the ε-globin promoter and the Locus Control Region (LCR), working as a negative regulatory element of ε-globin expression. Hence, LEVER RNA negatively regulates ε-globin by sequestering PRC2 from repressing the LEVER locus, which is a competitor of the ε-globin-LCR interaction.