ABSTRACT Alternative splicing (AS) appears to be altered in Huntington’s disease (HD), but its significance for early, pre-symptomatic disease stages has not been inspected. Here, taking advantage of Htt CAG knock-in mouse in vitro and in vivo models, we demonstrate a strong correlation between Htt CAG repeat length and increased aberrant linear AS, specifically affecting neural progenitors and, in vivo, the striatum prior to overt behavioral phenotypes stages. Remarkably, expanded Htt CAG repeats reflect on a previously neglected, global impairment of back-splicing, leading to decreased circular RNAs production in neural progenitors. Though the mechanisms of this dysregulation remain uncertain, our study unveils network of transcriptionally altered micro-RNAs and RNA-binding proteins (CELF, hnRNPS, PTBP, SRSF) which, in turn, might influence the AS machinery, primarily in neural cells. We suggest that this unbalanced expression of linear and circular RNAs might result in altered neural fitness, contributing to HD striatal vulnerability.

The activation of a telomere maintenance mechanism (TMM) is an essential step in cancer progression to escape replicative senescence and apoptosis. Paediatric brain tumors frequently exhibit Alternative Lengthening of Telomere (ALT) as active TMM, but the mechanisms involved in the induction of ALT in brain tumor cells are not clear. Here, we report a model of juvenile zebrafish brain tumor that progressively develops ALT. We discovered that reduced expression of tert and increase in Terra expression precedes ALT development. Additionally, tumors show persistent telomeric DNA damage and loss of heterochromatin marks at chromosome ends. Surprisingly, expression of telomerase reverts ALT features. Comparative analysis of gene expression after the rescue of ALT with telomerase and analysis of telomerase positive paediatric brain cancers showed increase of telomeric heterochromatin and maintenance of telomere length compared to ALT tumors, with reduced expression of genes of the pre-replicative complex as hallmark. Thus our study identifies telomere maintenance mechanisms as major drivers of telomeric DNA replication and chromatin status in brain cancers.

Rare individuals with hypomorphic inactivating mutations in the Huntington’s Disease (HD) gene (HTT), identified by CAG repeat expansion in the eponymous neurodegenerative disorder, exhibit variable abnormalities that imply HTT essential roles during organ development. Here we report phenotypes produced when increasingly severe hypomorphic mutations in Htt, the murine HTT orthologue (in HdhneoQ20, HdhneoQ50, HdhneoQ111 mice), were placed over a null allele (Hdhex4/5). The most severe hypomorphic allele failed to rescue null lethality at gastrulation, while the intermediate alleles yielded perinatal lethality and a variety of fetal abnormalities affecting body size, skin, skeletal and ear formation, and transient defects in hematopoiesis. Comparative molecular analysis of wild-type and Htt-null retinoic acid-differentiated cells revealed gene network dysregulation associated with organ development and proposed polycomb repressive complexes and miRNAs as molecular mediators. Together these findings demonstrate that the HD gene acts both pre- and post-gastrulation and possibly suggest pleiotropic consequences of HTT-lowering therapeutic strategies.

Disruptive mutations in the chromodomain helicase DNA binding protein 8 (CHD8) have been recurrently associated with Autism Spectrum Disorders (ASD). In normal cellular physiology, CHD8 co-purifies with MLL1 and MOF transcriptional activation complex, with elongating RNAPII and directly binds to DNA promoters and enhancers regions, thus a regulatory role in transcriptional initiation and elongation could be postulated. Here we investigated how chromatin landscape reacts to CHD8 suppression by analyzing a panel of histone modifications in induced pluripotent stem cell-derived neural progenitors. We interrogated transcriptionally active and repressed regions, as well as active and poised enhancers. CHD8 suppression led to significant reduction (47.82%) in histone H3K36me3 peaks at gene bodies, particularly impacting on transcriptional elongation chromatin states. H3K36me3 reduction specifically affects highly expressed, CHD8-bound genes. Histone H3K36me3 reduction associated to CHD8-suppression does not functionally impact on global transcriptional levels, but correlated with altered alternative splicing patterns of ~ 2000 protein coding genes implicated in 'RNA splicing', 'mitotic cell cycle phase transition' and 'mRNA processing', especially affecting alternative first exon and exon skipping events. In summary, our results point toward broad molecular consequences of CHD8 suppression, implicating altered histone deposition/maintenance and RNA processing regulation as important regulatory processes in ASD.