Although thousands of long noncoding RNAs (lncRNAs) are localized in the nucleus, only a few dozen have been functionally characterized. Here we show that nuclear enriched abundant transcript 1 (NEAT1), an essential lncRNA for the formation of nuclear body paraspeckles, is induced by influenza virus and herpes simplex virus infection as well as by Toll-like receptor3-p38 pathway-triggered poly I:C stimulation, resulting in excess formation of paraspeckles. We found that NEAT1 facilitates the expression of antiviral genes including cytokines such as interleukin-8 (IL8). We found that splicing factor proline/glutamine-rich (SFPQ), a NEAT1-binding paraspeckle protein, is a repressor of IL8 transcription, and that NEAT1 induction relocates SFPQ from the IL8 promoter to the paraspeckles, leading to transcriptional activation of IL8. Together, our data show that NEAT1 plays an important role in the innate immune response through the transcriptional regulation of antiviral genes by the stimulus-responsive cooperative action of NEAT1 and SFPQ.

Hypoxia-inducible factor 1 (HIF1) is a master regulator of adaptive gene expression under hypoxia. However, a role for HIF1 in the epigenetic regulation remains unknown. Genome-wide analysis of HIF1 binding sites (chromatin immunoprecipitation [ChIP] with deep sequencing) of endothelial cells clarified that HIF1 mainly binds to the intergenic regions distal from transcriptional starting sites under both normoxia and hypoxia. Next, we examined the temporal profile of gene expression under hypoxic conditions by using DNA microarrays. We clarified that early hypoxia-responsive genes are functionally associated with glycolysis, including GLUT3 (SLC2A3). Acetylated lysine 27 of histone 3 covered the HIF1 binding sites, and HIF1 functioned as an enhancer of SLC2A3 by interaction with lysine (K)-specific demethylase 3A (KDM3A). Knockdown of HIF1α and KDM3A showed that glycolytic genes are regulated by both HIF1 and KDM3A and respond to hypoxia in a manner independent of cell type specificity. We elucidated that both the chromatin conformational structure and histone modification change under hypoxic conditions and enhance the expression of SLC2A3 based on the combined results of chromatin conformation capture (3C) and ChIP assays. KDM3A is recruited to the SLC2A3 locus in an HIF1-dependent manner and demethylates H3K9me2 so as to upregulate its expression. These findings provide novel insights into the interaction between HIF1 and KDM3A and also the epigenetic regulation of HIF1.

Abstract Introduction Prostate-specific membrane antigen (PSMA)-targeted ligands, including PSMA-617, have been developed for theranostics of prostate cancer. 68 Ga-PSMA-617 is the de facto standard of PSMA Positron Emission Tomography (PET) for imaging in prostate cancer patients prior to radioligand therapy (RLT) with 177 Lu-PSMA-617. The dose-limiting toxicity for PSMA-RLT is damage to the kidney. PET scans using 68 Ga-PSMA-617 have to be performed within a few hours of injection due to its short half-life (68 min). However, the presence of radioactivity in urine at the PET imaging timepoint hampers the dose optimization of 177 Lu (half-life 6.6 d)-labeled PSMA-617. Thus, the long-lived positron emitter 89 Zr (half-life 3.3 d) is suited for optimizing the doses of 177 Lu-PSMA-617 because PET scans can be performed after excretion of radioactive urine. Although 89 Zr has great potential for PET imaging, its inadequate incorporation into 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA), limits its applications. Here, we report the radiolabeling of PSMA-617 with 89 Zr and preliminary PET imaging studies using 89 Zr-PSMA-617. Methods DMSO and HEPES buffer were used to label PSMA-617 with 89 Zr. The dissociation constant ( K d ) of 89 Zr-PSMA-617 was determined using a cell-binding assay. Delayed-PET scans using 89 Zr-PSMA-617 were performed at 24 h (N = 5). Results 89 Zr-PSMA-617 was prepared with a radiochemical yield of 70 ± 9%. The K d value was 6.8 nM. In PET imaging, standardized uptake value (SUV) was highest in LNCaP tumors (SUV max = 0.98 ± 0.32), whereas it was low in kidney (SUV max = 0.18 ± 0.7). Conclusion The preparation of 89 Zr-PSMA-617 was achieved by using the DMSO and HEPES buffer. 89 Zr-PSMA-617 visualize the PSMA positive LNCaP tumors without accumulation in bladder. Advances in knowledge and implications for patient care The use of 89 Zr-PSMA-617 to predict the radiation doses in normal tissues lead to safe and effective RLT with 177 Lu-PSMA-617.

Abstract Currently, the DFO chelator is commonly used to conjugate monoclonal antibodies (mAbs) and 89 Zr, whereas the DOTA chelator is commonly used to conjugate mAbs and alpha- and beta-emitting metal radionuclides. However, if the degradation of [ 89 Zr]Zr-DFO-mAb is not negligible, the in vivo biodistribution of 89 Zr might not reflect that of metal radionuclides conjugated with DOTA-mAb. We hypothesized that [ 89 Zr]Zr-DOTA-mAb as a new imaging counterpart would accurately predict the biodistribution of therapeutic metal radionuclides delivered by DOTA-mAb. In this study, we prepared [ 89 Zr]Zr-DOTA-trastuzumab for the first time by a two-step reaction using click chemistry and then investigated the differences in biodistribution profiles between two chelating approaches for 89 Zr. Methods We prepared [ 89 Zr]Zr-DOTA-trastuzumab from DOTA-tetrazine conjugates (DOTA-Tz) and transcyclooctene-trastuzumab conjugates (TCO-trastuzumab). We first radiolabeled DOTA-Tz with 89 Zr in a reaction solution of MeOH and HEPES buffer and then used a click reaction to obtain [ 89 Zr]Zr-DOTA-Tz/TCO-trastuzumab. We performed biodistribution studies and PET imaging with [ 89 Zr]Zr-DOTA-trastuzumab in a mouse model of HER2-positive ovarian cancer, SKOV3 xenograft mice at 24, 72, and 144 hours post-injection and compared these data with those of [ 89 Zr]Zr-DFO-trastuzumab. Results TCO-trastuzumab was radiolabeled with [ 89 Zr]Zr-DOTA-Tz in the two-step reaction in good radiochemical yield (57.8 ± 17.6%). HER2-positive tumors were clearly visualized with [ 89 Zr]Zr-DOTA-trastuzumab in PET imaging studies. The temporal profile changes of 89 Zr radioactivity in SKOV3 tumors and bone marrow were sufficiently different between [ 89 Zr]Zr-DOTA-trastuzumab and [ 89 Zr]Zr-DFO-trastuzumab (P < 0.05). Conclusion: [ 89 Zr]Zr-DOTA-trastuzumab can be produced by the two-step radiolabeling reaction based on the Tz/TCO click reaction. Presumably, 89 Zr released from DFO is not negligible. In contrast, [ 89 Zr]Zr-DOTA-mAb would better predict the biodistribution of [ 177 Lu]Lu- or [ 225 Ac]Ac-DOTA-mAb than [ 89 Zr]Zr-DFO-mAb, thus avoiding the use of different chelator for 89 Zr at the expense of the click chemistry step. Graphical Abstract

Temporal and spatial colinear expression of the Hox genes determines the specification of positional identities during vertebrate development. Post-translational modifications of histones contribute to transcriptional regulation. Lysine demethylase 7A (Kdm7a) demethylates lysine 9 di-methylation of histone H3 (H3K9me2) and participates in the transcriptional activation of developmental genes. However, the role of Kdm7a during mouse embryonic development remains to be elucidated. Here, we show that Kdm7a-/- mouse exhibits an anterior homeotic transformation of the axial skeleton, including an increased number of presacral elements. Importantly, posterior Hox genes (caudally from Hox9 ) are specifically downregulated in the Kdm7a-/- embryo, which correlates with increased levels of H3K9me2. These observations suggest that Kdm7a controls the transcription of posterior Hox genes, likely via its demethylating activity, and thereby regulating the murine anterior-posterior development. Such epigenetic regulatory mechanisms may be harnessed for the proper control of coordinate body patterning in vertebrates.

SUMMARY Gnathostome jaws derive from the first pharyngeal arch (PA1), a complex structure constituted by Neural Crest Cells (NCCs), mesodermal, ectodermal and endodermal cells. Here, to determine the regionalized morphogenetic impact of Dlx5/6 expression, we specifically target their inactivation or overexpression to NCCs. NCC-specific Dlx5/6 inactivation ( NCC Δ Dlx5/6 ) generates severely hypomorphic lower jaws that present typical maxillary traits. Therefore, differently from the symmetric jaws obtained after constitutive Dlx5/6 inactivation, NCC Δ Dlx5/6 embryos present a strikingly asymmetric mouth. Reciprocally, forced Dlx5 expression in maxillary NCCs provokes the appearance of distinct mandibular characters in the upper jaw. We conclude that: 1) Dlx5/6 activation in NCCs invariably determines lower jaw identity; 2) the morphogenetic processes that generate functional matching jaws depend on the harmonization of Dlx5/6 expression in NCCs and in distinct ectodermal territories. The co-evolution of synergistic opposing jaws requires the coordination of distinct regulatory pathways involving the same transcription factors in distant embryonic territories.

Lysine 9 di-methylation and lysine 27 tri-methylation of histone H3 (H3K9me2 and H3K27me3) are generally linked to gene repression. However, the functions of repressive histone methylation dynamics during inflammatory responses remain enigmatic. We found that tumor necrosis factor (TNF)-α rapidly induces the co-occupancy of lysine demethylases 7A (KDM7A) and 6A (UTX) with nuclear factor kappa-B (NF-κB) recruited elements in human endothelial cells. KDM7A and UTX demethylate H3K9me2 and H3K27me3, respectively, and both are required for activation of NF-κB-dependent inflammatory genes. Chromosome conformation capture-based methods demonstrated increased interactions between TNF-α-induced super enhancers at NF-κB-relevant loci, coinciding with KDM7A- and UTX-recruitment. Simultaneous inhibition of KDM7A and UTX significantly reduced leukocyte adhesion in mice, establishing the biological and potential translational relevance of this mechanism. Collectively, these findings suggest that rapid erasure of repressive histone marks by KDM7A and UTX is essential for NF-κB-dependent regulation of genes that control inflammatory responses of endothelial cells.

Endothelial cells (ECs) make up the innermost layer throughout the entire vasculature. Their phenotypes and physiological functions are initially regulated by developmental signals and extracellular stimuli. The underlying molecular mechanisms responsible for the diverse phenotypes of ECs from different organs are not well understood. To characterize the transcriptomic and epigenomic landscape in the vascular system, we cataloged gene expression and active histone marks in nine types of human ECs (generating 148 genome-wide datasets) and carried out a comprehensive analysis with chromatin interaction data. We identified 3,765 EC-specific enhancers, some of which were associated with disease-associated genetic variations. We also identified various candidate marker genes for each EC type. Notably, reflecting the developmental origins of ECs and their roles in angiogenesis, vasculogenesis and wound healing. While the importance of several HOX genes for early vascular development and adult angiogenesis in pathological conditions has been reported, a systematic analysis of the regulation and roles of HOX genes in mature tissue cells has been lacking. These datasets provide a valuable resource for understanding the vascular system and associated diseases.