The transcription factor Oct4 is key in embryonic stem cell identity and reprogramming. Insight into its partners should illuminate how the pluripotent state is established and regulated. Here, we identify a considerably expanded set of Oct4-binding proteins in mouse embryonic stem cells. We find that Oct4 associates with a varied set of proteins including regulators of gene expression and modulators of Oct4 function. Half of its partners are transcriptionally regulated by Oct4 itself or other stem cell transcription factors, whereas one-third display a significant change in expression upon cell differentiation. The majority of Oct4-associated proteins studied to date show an early lethal phenotype when mutated. A fraction of the human orthologs is associated with inherited developmental disorders or causative of cancer. The Oct4 interactome provides a resource for dissecting mechanisms of Oct4 function, enlightening the basis of pluripotency and development, and identifying potential additional reprogramming factors.

Prmt5 , an arginine methyltransferase, has multiple roles in germ cells, and possibly in pluripotency. Here we show that loss of Prmt5 function is early embryonic-lethal due to the abrogation of pluripotent cells in blastocysts. Prmt5 is also up-regulated in the cytoplasm during the derivation of embryonic stem (ES) cells together with Stat3, where they persist to maintain pluripotency. Prmt5 in association with Mep50 methylates cytosolic histone H2A (H2AR3me2s) to repress differentiation genes in ES cells. Loss of Prmt5 or Mep50 results in derepression of differentiation genes, indicating the significance of the Prmt5/Mep50 complex for pluripotency, which may occur in conjunction with the leukemia inhibitory factor (LIF)/Stat3 pathway.

Abstract EROS (Essential for Reactive Oxygen Species) protein is indispensable for expression of gp91 phox , the catalytic core of the phagocyte NADPH oxidase. EROS deficiency in humans is a novel cause of the severe immunodeficiency, chronic granulomatous disease (CGD), but its mechanism of action was unknown until now. We elucidate the role of EROS, showing it acts at the earliest stages of gp91 phox maturation. It binds the immature 58kDa gp91 phox directly, preventing gp91 phox degradation and allowing glycosylation via the oligosaccharyltransferase (OST) machinery and the incorporation of the heme prosthetic groups essential for catalysis. EROS also regulates the purine receptors P2X7 and P2X1 through direct interactions and P2X7 is almost absent in EROS deficient mouse and human primary cells. Accordingly, lack of EROS results in markedly abnormal P2X7 signalling, inflammasome activation and T cell responses. The loss of both ROS and P2X7 signalling leads to resistance to influenza infection. Our work identifies EROS as a highly selective chaperone for key proteins in innate and adaptive immunity and a rheostat for immunity to infection. It has profound implications for our understanding of immune physiology, ROS dysregulation and possibly gene therapy.

Abstract Complexome profiling is an emerging ‘omics approach that systematically interrogates the composition of protein complexes (the complexome) of a sample, by combining biochemical separation of native protein complexes with mass-spectrometry based quantitation proteomics. The resulting fractionation profiles hold comprehensive information on the abundance and composition of the complexome, and have a high potential for reuse by experimental and computational researchers. However, the lack of a central resource that provides access to these data, reported with adequate descriptions and an analysis tool, has limited their reuse. Therefore, we established the ComplexomE profiling DAta Resource (CEDAR, www3.cmbi.umcn.nl/cedar/ ), an openly accessible database for depositing and exploring mass spectrometry data from complexome profiling studies. Compatibility and reusability of the data is ensured by a standardized data and reporting format containing the “minimum information required for a complexome profiling experiment” (MIACE). The data can be accessed through a user-friendly web interface, as well as programmatically using the REST API portal. Additionally, all complexome profiles available on CEDAR can be inspected directly on the website with the profile viewer tool that allows the detection of correlated profiles and inference of potential complexes. In conclusion, CEDAR is a unique, growing and invaluable resource for the study of protein complex composition and dynamics across biological systems.

Summary Condensin complexes compact and disentangle chromosomes in preparation for cell division. Commercially available antibodies raised against condensin subunits have been widely used to characterise their cellular interactome. Here we have assessed the specificity of a polyclonal antibody (Bethyl A302-276A) that is commonly used as a probe for NCAPH2, the kleisin subunit of condensin II, in mammalian cells. We find that, in addition to its intended target, this antibody cross-reacts with one or more components of the SWI/SNF family of chromatin remodelling complexes in an NCAPH2-independent manner. This cross-reactivity with an abundant chromatin-associated factor is likely to affect the interpretation of protein and chromatin immunoprecipitation experiments that make use of this antibody probe.

How the cell completely reorganises its architecture when it divides is a problem that has fascinated researchers for almost 150 years. We now know that the core regulatory machinery is highly conserved in eukaryotes but how these multiple protein kinases, protein phosphatases, and ubiquitin ligases are coordinated to remodel the cell in a matter of minutes remains a major question. Cyclin B-CDK is the primary kinase that drives mitotic remodelling and here we show that it is targeted to the nuclear pore complex (NPC) by binding an acidic face of the spindle assembly checkpoint protein, MAD1. This localised Cyclin B1-CDK1 activity coordinates NPC disassembly with kinetochore assembly: it is needed for the proper release of MAD1 from the embrace of TPR at the nuclear pore, which enables MAD1 to be recruited to kinetochores before nuclear envelope breakdown, thereby strengthening the spindle assembly checkpoint to maintain genomic stability.

Mutations in subunits of the SWItch Sucrose Non-Fermentable (SWI/SNF) chromatin remodeling complex occur in ≈20% of cancers and represent a highly unmet medical need. To identify novel therapeutic approaches, we systematically characterized transcriptomic and proteomic changes caused by the loss of SWI/SNF subunits or other epigenetic enzymes in isogenic cell lines, which we subsequently integrated with high-throughput drug screening and independent genetic screens of the DepMap project. Using an optimized bioinformatics pipeline for pathway enrichment, we identified Metabolism of proteins as the most frequently dysregulated Reactome pathway category in SWI/SNF-defective cell lines. Drug screening and multiomic integration revealed multiple chemicals selectively cytotoxic for SWI/SNF-defective models, including CBP/EP300 or mitochondrial respiration inhibitors. A novel algorithm for the analysis of DepMap CRISPR screens independently identified synthetic lethality between SWI/SNF defects and EP300 or mitochondrial respiration genes, which we further revalidated in disease-relevant models. These results unravel novel genetic dependencies for SWI/SNF-defective cancers.

Background: Osteoarthritis (OA) is a common disease characterized by cartilage degeneration and joint remodeling. The underlying molecular changes underpinning disease progression are incompletely understood, but can be characterized using recent advances in genomics technologies, as the relevant tissue is readily accessible at joint replacement surgery. Here we investigate genes and pathways that mark OA progression, combining genome-wide DNA methylation, RNA sequencing and quantitative proteomics in isolated primary chondrocytes from matched intact and degraded articular cartilage samples across twelve patients with OA undergoing knee replacement surgery. Results: We identify 49 genes differentially regulated between intact and degraded cartilage at multiple omics levels, 16 of which have not previously been implicated in OA progression. Using independent replication datasets, we replicate statistically significant signals and show that the direction of change is consistent for over 90% of differentially expressed genes and differentially methylated CpG probes. Three genes are differentially regulated across all 3 omics levels: AQP1, COL1A1 and CLEC3B, and all three have evidence implicating them in OA through animal or cellular model studies. Integrated pathway analysis implicates the involvement of extracellular matrix degradation, collagen catabolism and angiogenesis in disease progression. All data from these experiments are freely available as a resource for the scientific community. Conclusions: This work provides a first integrated view of the molecular landscape of human primary chondrocytes and identifies key molecular players in OA progression that replicate across independent datasets, with evidence for translational potential.