Abstract Vascular endothelium forms a restrictive barrier to defend the underlying tissue against uncontrolled influx of circulating protein and immune cells. Mechanisms that mediate the transition from restrictive to leaky endothelium, a hallmark of tissue injury exemplified by acute lung injury (ALI), remain elusive. Using endothelial cell (EC)-Fak -/- mice, we show that FAK sensing and transmission of mechanical tension to the EC nucleus governs cell fate. In FAK- deleted EC, increased EC tension induced by Rho kinase caused tyrosine phosphorylation of nuclear envelope protein, emerin at Y74/Y95, and its localization in a nuclear cap. Activated emerin stimulated DNMT3a activity and methylation of the KLF2 promoter, impairing the restrictive EC transcriptome, including S1PR1 . Inhibiting emerin phosphorylation or DNMT3a activity enabled KLF2 transcription of S1PR1 , rescuing the restrictive EC phenotype in EC-Fak -/- lungs. Thus, FAK sensing of tension transmission to the nucleus is crucial for maintaining a restrictive EC fate and lung homeostasis.

The mechanical environment generated through the adhesive interaction of endothelial cells (ECs) with the matrix controls nuclear tension, preventing aberrant gene synthesis and the transition from restrictive to leaky endothelium, a hallmark of acute lung injury (ALI). However, the mechanisms controlling tension transmission to the nucleus and EC-restrictive fate remain elusive. Here, we demonstrate that, in a kinase-independent manner, focal adhesion kinase (FAK) safeguards tension transmission to the nucleus to maintain EC-restrictive fate. In FAK-depleted ECs, robust activation of the RhoA-Rho-kinase pathway increased EC tension and phosphorylation of the nuclear envelope protein, emerin, activating DNMT3a. Activated DNMT3a methylates the KLF2 promoter, impairing the synthesis of KLF2 and its target S1PR1 to induce the leaky EC transcriptome. Repleting FAK (wild type or kinase dead) or inhibiting RhoA-emerin-DNMT3a activities in damaged lung ECs restored KLF2 transcription of the restrictive EC transcriptome. Thus, FAK sensing and control of tension transmission to the nucleus govern restrictive endothelium to maintain lung homeostasis.