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.

Mouse embryonic stem cell lines from the C57BL/6 strain are reported. The lines are highly germline competent, suitable for high-throughput genetic manipulation and will enable the generation of large knockout mouse resources. We report the characterization of a highly germline competent C57BL/6N mouse embryonic stem cell line, JM8. To simplify breeding schemes, the dominant agouti coat color gene was restored in JM8 cells by targeted repair of the C57BL/6 nonagouti mutation. These cells provide a robust foundation for large-scale mouse knockout programs that aim to provide a public resource of targeted mutations in the C57BL/6 genetic background.

Abstract Lung adenocarcinoma, the most prevalent lung cancer subtype, is characterized by its high propensity to metastasize. Despite the importance of metastasis in lung cancer mortality, its underlying cellular and molecular mechanisms remain largely elusive. Here, we identified miR-200 miRNAs as potent suppressors for lung adenocarcinoma metastasis. miR-200 expression is specifically repressed in mouse metastatic lung adenocarcinomas, and miR-200 decrease strongly correlates with poor patient survival. Consistently, deletion of mir-200c/141 in the Kras LSL-G12D/+ ; Trp53 flox/flox lung adenocarcinoma mouse model significantly promoted metastasis, generating a desmoplastic tumor stroma highly reminiscent of metastatic human lung cancer. miR-200 deficiency in lung cancer cells promotes the proliferation and activation of adjacent cancer-associated fibroblasts (CAFs), which in turn elevates the metastatic potential of cancer cells. miR-200 regulates the functional interaction between cancer cells and CAFs, at least in part, by targeting Notch ligand Jagged1 and Jagged2 in cancer cells and inducing Notch activation in adjacent CAFs. Hence, the interaction between cancer cells and CAFs constitutes an essential mechanism to promote metastatic potential.

The microRNA miR-96 is important for hearing, as point mutations in humans and mice result in dominant progressive hearing loss. Mir96 is expressed in sensory cells along with Mir182 and Mir183 , but the roles of these closely-linked microRNAs are as yet unknown. Here we analyse mice carrying null alleles of Mir182 , and of Mir183 and Mir96 together to investigate their roles in hearing. We found that Mir183 / 96 heterozygous mice had normal hearing and homozygotes were completely deaf with abnormal hair cell stereocilia bundles and reduced numbers of inner hair cell synapses at four weeks old. Mir182 knockout mice developed normal hearing then exhibited progressive hearing loss. We developed a new bioinformatic tool for creating a causal network connecting transcriptional regulators to their misregulated genes using publicly available data (PoPCoRN) to aid analysis of RNAseq data from the two new mutants. Our transcriptional analyses revealed significant changes in a range of other genes, but surprisingly there were fewer genes with altered expression in the organ of Corti of Mir183/96 null mice compared with our previous findings in Mir96Dmdo mutants which have a point mutation in the miR-96 seed region. This suggests the more severe phenotype of Mir96Dmdo mutants compared with Mir183 / 96 mutants, including progressive hearing loss in Mir96Dmdo heterozygotes, is likely to be mediated by the gain of novel target genes in addition to the loss of its normal targets.

Abstract Mir483 is a conserved and highly expressed microRNA in placental mammals, embedded within the Igf2 gene. Here, we uncover the control mechanisms and physiological functions of Mir483 in vivo , by generating constitutive loss-of-function and over-expressing mice. Mir483 expression is imprinted and dependent on the Igf2 promoters and Igf2/H19 imprinting control region. Over-expression of Mir483 causes severe mid-gestation fetal, but not placental, growth restriction, and late lethality. Fetal death is prevented by restoring Mir483 to endogenous levels using an inducible transgenic system. Continuous postnatal Mir483 over-expression induces growth stunting, elevated hepatic lipid content, increased adiposity, reduced local and systemic IGF1 levels and increased GH. The growth phenotypes are rescued by IGF1 infusion. Our findings provide evidence for a novel functional antagonism between a growth-suppressor microRNA and its growth-promoter host gene, and suggest that Mir483 evolved to limit excessive tissue growth through repression of IGF ligand signalling.

Abstract The seven human APOBEC3 (hA3) genes encode polynucleotide cytidine deaminases that play vital roles in restricting replication of viruses and retrotransposons. However, off-target A3 deamination of the cellular genome is a major source of somatic mutations in human cancer. The ability to study A3 biology in vivo is hindered by the fact that the solitary murine Apobec3 gene (mA3) encodes a cytoplasmic enzyme, with no apparent mutagenic activity. Transgenic expression of individual hA3 genes in mice has helped to confirm their oncogenic potential but important questions including which hA3 genes are active in different tissue contexts and how they function in concert when under control of their cognate promoters cannot be addressed using these models. Here we describe humanization of the mouse mA3 locus by integration of a modified BAC clone encompassing the entire 7-gene hA3 locus from human chromosome 22 replacing mA3 on mouse chromosome 15. APOBEC3 mice are viable and fertile and hA3 gene expression in cells and tissues correlates strongly with expression in corresponding human cells and tissues, indicating human-like regulation of hA3 gene expression in the mice. Splenocytes from this line display a functional human A3 response to Friend Murine Leukaemia Virus (F-MLV) infection. We propose that the Hs-APOBEC3 mouse will uniquely model the function of the complete hA3 locus in a living organism and that it will serve as a useful background upon which to model human cancer, as well as assisting drug discovery efforts.

Mir483 is a conserved and highly expressed microRNA in placental mammals, embedded within the Igf2 gene. Its expression is dysregulated in a number of human diseases, including metabolic disorders and certain cancers. Here, we investigate the developmental regulation and function of Mir483 in vivo. We find that Mir483 expression is dependent on Igf2 transcription and the regulation of the Igf2/H19 imprinting control region. Transgenic Mir483 overexpression in utero causes fetal, but not placental, growth restriction through insulin-like growth factor 1 (IGF1) and IGF2 and also causes cardiovascular defects leading to fetal death. Overexpression of Mir483 post-natally results in growth stunting through IGF1 repression, increased hepatic lipid production, and excessive adiposity. IGF1 infusion rescues the post-natal growth restriction. Our findings provide insights into the function of Mir483 as a growth suppressor and metabolic regulator and suggest that it evolved within the INS-IGF2-H19 transcriptional region to limit excessive tissue growth through repression of IGF signaling.

The genetic mechanisms that determine the size of the adult pancreas are poorly understood. Here we demonstrate that many imprinted genes are highly expressed in the pancreatic mesenchyme, and explore the role of Igf2 in-vivo. Mesenchyme-specific Igf2 deletion results in acinar and beta-cell hypoplasia, postnatal whole-body growth restriction and maternal glucose intolerance during pregnancy. Surprisingly, mesenchymal mass is unaffected, suggesting that the mesenchyme is a developmental reservoir of IGF2 used for paracrine signalling. The unique actions of mesenchymal IGF2 are demonstrated by the absence of phenotypes upon Igf2 deletion in the developing pancreatic epithelium. Furthermore, increased IGF2 activity specifically in the mesenchyme, through Igf2 loss-of-imprinting or Igf2r deletion, leads to pancreatic acinar overgrowth. Ex-vivo exposure of primary acinar cells to exogenous IGF2 increases cell proliferation and amylase production through AKT signalling. We propose that mesenchymal Igf2, and perhaps other imprinted genes, are key developmental regulators of adult pancreas size and function.