The transcriptional factor Snail1 is a repressor of E-cadherin (CDH1) gene expression essential for triggering epithelial-mesenchymal transition. Snail1 represses CDH1, directly binding its promoter and inducing the synthesis of the Zeb1 repressor. In this article, we show that repression of CDH1 by Snail1, but not by Zeb1, is dependent on the activity of Polycomb repressive complex 2 (PRC2). Embryonic stem (ES) cells null for Suz12, one of the components of PRC2, show higher levels of Cdh1 mRNA than control ES cells. In tumor cells, interference of PRC2 activity prevents the ability of Snail1 to downregulate CDH1 and partially derepresses CDH1. Chromatin immunoprecipitation assays demonstrated that Snail1 increases the binding of Suz12 to the CDH1 promoter and the trimethylation of lysine 27 in histone H3. Moreover, Snail1 interacts with Suz12 and Ezh2, as shown by coimmunoprecipitation experiments. In conclusion, these results demonstrate that Snail1 recruits PRC2 to the CDH1 promoter and requires the activity of this complex to repress E-cadherin expression.

Abstract Breast cancer prognosis and response to endocrine therapy strongly depends on the expression of the estrogen and progesterone receptors (ER and PR, respectively). Although much is known about ER α gene ( ESR1 ) regulation after hormonal stimulation, how it is regulated in hormone-free condition is not fully understood. We used ER-/PR-positive breast cancer cells to investigate the role of PR in ESR1 regulation in the absence of hormones. We show that PR binds to the low-methylated ESR1 promoter and maintains both gene expression and DNA methylation of the ESR1 locus in hormone-deprived breast cancer cells. Depletion of PR reduces ESR1 expression, with a concomitant increase in gene promoter methylation. The high amount of methylation in the ESR1 promoter of PR-depleted cells persists after the stable re-expression of PR and inhibits PR binding to this genomic region. As a consequence, the rescue of PR expression in PR-depleted cells is insufficient to restore ESR1 expression. Consistently, DNA methylation impedes PR binding to consensus progesterone responsive elements. These findings contribute to understanding the complex crosstalk between PR and ER and suggest that the analysis of ESR1 promoter methylation in breast cancer cells can help to design more appropriate targeted therapies for breast cancer patients.

Oxidation of H3 at lysine 4 (H3K4ox) by lysyl oxidase-like 2 (LOXL2) generates an H3 modification with an unknown physiological function. We find that LOXL2 and H3K4ox are higher in triple-negative breast cancer (TNBC) cell lines and patient-derived xenographs (PDXs) than those from other breast cancer subtypes. ChIP-seq revealed that H3K4ox is located primarily in heterochromatin, where it is involved in chromatin compaction. Knocking down LOXL2 reduces H3K4ox levels and causes chromatin decompaction, resulting in a sustained activation of the DNA damage response (DDR) and increased susceptibility to anticancer agents. This critical role that LOXL2 and oxidized H3 play in chromatin compaction and DDR suggests that functionally targeting LOXL2 could be a way to sensitize TNBC cells to conventional therapy.

ABSTRACT Cell fate decisions are driven by lineage-restricted transcription factors but how they are regulated is incompletely understood. The C/EBPα-induced B cell to macrophage transdifferentiation (BMT) is a powerful system to address this question. Here we describe that C/EBPα with a single arginine mutation (C/EBPα R35A ) induces a dramatically accelerated BMT in mouse and human cells. Changes in the expression of lineage-restricted genes occur as early as within 1 hour compared to 18 hours with the wild type. Mechanistically C/EBPα R35A exhibits an increased affinity for PU.1, a bi-lineage transcription factor required for C/EBPα-induced BMT. The complex induces more rapid chromatin accessibility changes and an enhanced relocation (stealing) of PU.1 from B cell to myeloid gene regulatory elements. Arginine 35 is methylated by Carm1 and inhibition of the enzyme accelerates BMT, similar to the mutant. Our data suggest that the relative proportions of methylated and unmethylated C/EBPα in a bipotent progenitor can determine the velocity of cell fate choice and lineage directionality.

Lamins are crucial proteins for nuclear functionality. Here, we provide new evidence showing an involvement of increased lamin B1 levels in the pathophysiology of Huntington's disease (HD), a CAG repeat-associated neurodegenerative disorder. Through fluorescence-activated nuclear suspension imaging we demonstrate that nucleus from striatal medium-sized spiny and CA1 hippocampal neurons display increased lamin B1 levels, in correlation with altered nuclear morphology and nucleocytoplasmic transport disruption. Moreover, ChIP-sequencing analysis shows an alteration of lamin-associated chromatin domains in hippocampal nuclei, which could contribute to transcriptional alterations we determined by RNA sequencing. Supporting lamin B1 alterations as a causal role in mutant-huntingtin mediated neurodegeneration, pharmacological normalization of lamin B1 levels by betulinic acid administration in the R6/1 mouse model of HD restored nuclear homeostasis and prevented motor and cognitive dysfunction. Collectively, our work point out increased lamin B1 levels as a new pathogenic mechanism in HD and provides a novel target for its intervention.

Abstract Triple-negative breast cancer often develops resistance to single-agent treatments, which can be circumvented with targeted combinatorial approaches. Here, we demonstrate that the simultaneous inhibition of LOXL2 and BRD4 cooperate to reduce triple-negative breast cancer proliferation in vitro and in vivo . Mechanistically, we reveal that LOXL2 interacts in the nucleus with the short isoform of BRD4 and MED1 to control cell cycle progression at the gene expression level via sustaining the formation of BRD4-MED1 nuclear transcriptional foci. Indeed, the pharmacological or transcriptional repression of LOXL2 provokes downregulation of cell cycle gene expression, G1-S cell cycle arrest, and loss of BRD4-MED1 foci. Our results indicate that the BRD4S-LOXL2-MED1 interaction is fundamental for the proliferation of triple-negative breast cancer. Therefore, targeting such interaction holds potential for the development of novel triple-negative breast cancer therapies.

The histone modification of H3 oxidized at lysine 4 (H3K4ox) is catalyzed by lysyl oxidase-like 2 (LOXL2) and is enriched in heterochromatin in triple-negative breast cancer (TNBC) cells. Although H3K4ox has been linked to the maintenance of compacted chromatin, the molecular mechanism underlying this maintenance is unknown. Here we show that H3K4ox is read by the CRL4B complex, leading to the ubiquitination of histone H2A through the E3 ligase RBX1. Finally, interactions between RUVBL1/2 and LOXL2 are involved in the incorporation of the histone variant H2A.Z, which plays an essential role in the mechanism controlling the dynamics of oxidized H3. Maintenance of H3K4ox in chromatin is essential for heterochromatin properties, and disruption of any of the members involved in this pathway blocks the oncogenic properties of TNBC cells.