Global transcriptional and epigenomic analyses in diverse cell types reveal that the primary action of Myc is to up- and downregulate transcription of distinct groups of genes, rather than to amplify transcription of all active genes; general RNA amplification, when observed, is better explained as an indirect consequence of Myc’s action on cellular physiology. The mammalian Myc oncoprotein is a transcription factor that binds to thousands of promoters. Two current models for Myc function propose that it is either a gene-specific regulator of transcription, or a global amplifier of all active genes. Two groups reporting in this issue of Nature present evidence in support of the idea that Myc regulates specific genes. Arianna Sabò et al. analyse Myc genomic distribution and RNA expression profiles during B-cell lymphomagenesis in mice and Susanne Walz et al. compare normal cells and Myc-transformed tumour cells. Although both groups find that Myc overexpression can result in a general increase in gene expression, the effect is an indirect one. Modulated by various other transcription factors, Myc seems to act primarily by regulating specific groups of genes. The c-myc proto-oncogene product, Myc, is a transcription factor that binds thousands of genomic loci1. Recent work suggested that rather than up- and downregulating selected groups of genes1,2,3, Myc targets all active promoters and enhancers in the genome (a phenomenon termed ‘invasion’) and acts as a general amplifier of transcription4,5. However, the available data did not readily discriminate between direct and indirect effects of Myc on RNA biogenesis. We addressed this issue with genome-wide chromatin immunoprecipitation and RNA expression profiles during B-cell lymphomagenesis in mice, in cultured B cells and fibroblasts. Consistent with long-standing observations6, we detected general increases in total RNA or messenger RNA copies per cell (hereby termed ‘amplification’)4,5 when comparing actively proliferating cells with control quiescent cells: this was true whether cells were stimulated by mitogens (requiring endogenous Myc for a proliferative response)7,8 or by deregulated, oncogenic Myc activity. RNA amplification and promoter/enhancer invasion by Myc were separable phenomena that could occur without one another. Moreover, whether or not associated with RNA amplification, Myc drove the differential expression of distinct subsets of target genes. Hence, although having the potential to interact with all active or poised regulatory elements in the genome4,5,9,10,11, Myc does not directly act as a global transcriptional amplifier4,5. Instead, our results indicate that Myc activates and represses transcription of discrete gene sets, leading to changes in cellular state that can in turn feed back on global RNA production and turnover.

Oncogenic activation can generate replicative stress, leading to activation of ATR and Chk1. The hypothesis that these events could be exploited to selectively kill cancer cells is now demonstrated in vivo, using mouse models for cancer development. Myc-driven tumors are shown to be sensitive to ATR deficiency or inhibition of Chk1. Oncogene-induced replicative stress activates an Atr- and Chk1-dependent response, which has been proposed to be widespread in tumors. We explored whether the presence of replicative stress could be exploited for the selective elimination of cancer cells. To this end, we evaluated the impact of targeting the replicative stress-response on cancer development. In mice (Mus musculus), the reduced levels of Atr found on a mouse model of the Atr-Seckel syndrome completely prevented the development of Myc-induced lymphomas or pancreatic tumors, both of which showed abundant levels of replicative stress. Moreover, Chk1 inhibitors were highly effective in killing Myc-driven lymphomas. By contrast, pancreatic adenocarcinomas initiated by K-RasG12V showed no detectable evidence of replicative stress and were nonresponsive to this therapy. Besides its impact on cancer, Myc overexpression aggravated the phenotypes of Atr-Seckel mice, revealing that oncogenes can modulate the severity of replicative stress-associated diseases.

The circadian transcriptional network is based on a competition between transcriptional activator and repressor complexes regulating the rhythmic expression of clock-controlled genes. We show here that the MYC-Associated factor X, MAX, plays a repressive role in this network and operates through its MYC-independent binding to E-box-containing regulatory regions within the promoters of circadian BMAL1 targets. This clock function of MAX is essential for maintaining a proper circadian rhythm but separated by the role of MAX as a partner of MYC in controlling cell proliferation. We also identified MAX Network Transcriptional repressor, MNT, as a fundamental partner of MAX-mediated circadian regulation. Collectively, our data indicate that MAX is an integral part of the core molecular clock and keeps the balance between positive and negative elements of the molecular clock machinery. Accordingly, alteration of MAX transcriptional complexes may contribute to circadian dysfunction in pathological contexts.

Background & Aims: Activation of MYC and CTNNB1 (encoding β-catenin) can co-occur in liver cancer, but how these oncogenes cooperate in tumorigenesis remains unclear. Approach & Results: We generated a mouse model allowing conditional activation of MYC and WNT/β-catenin signaling (through either β-catenin activation or Apc loss) upon expression of CRE recombinase in the liver, and monitored their effects on hepatocyte proliferation, apoptosis, gene expression profiles and tumorigenesis. Conditional activation of WNT/β-catenin signaling strongly accelerated MYC-driven carcinogenesis in the mouse liver. Both pathways also cooperated in promoting cellular transformation in vitro, demonstrating their cell-autonomous action. Short-term induction of MYC and β-catenin in hepatocytes followed by RNA-seq profiling allowed the identification of a "Myc/β-catenin signature", composed of a discrete set of Myc-activated genes whose expression increased in presence of active β-catenin. Notably this signature enriched for targets of Yap and Taz, two transcriptional co-activators known to be activated by WNT/β-catenin signaling, and to cooperate with MYC in mitogenic activation and liver transformation. Consistent with these regulatory connections, Yap/Taz accumulated upon Myc/β-catenin activation and were required not only for the ensuing proliferative response, but also for tumor cell growth and survival. Finally, the Myc/β-catenin signature was enriched in a subset of human hepatocellular carcinomas characterized by comparatively poor prognosis. Conclusions: Yap and Taz mediate the cooperative action of Myc and β-catenin in liver tumorigenesis. This warrants efforts toward therapeutic targeting of Yap/Taz in aggressive liver tumors marked by elevated Myc/β-catenin activity.

ABSTRACT Oncogene-induced replicative stress is a potent tumor-suppressive mechanism that must be kept in check for cancer cells to thrive. Thus, the identification of genes and pathways involved in replicative stress is key to understand cancer evolution and to identify prospective therapeutic targets. Here, we investigated factors that modulate replicative stress upon deregulation of the MYC oncogene. We identified the cyclin-dependent kinase CDK12 as selectively required to prevent transcription-replication conflicts and the activation of a cytotoxic DNA-damage response (DDR). At the mechanistic level, CDK12 was recruited to damaged genes by PARP-dependent DDR-signaling and elongation-competent RNAPII. Once recruited, CDK12 repressed transcription by preventing the association of CDK9 with RNAPII. Either loss or chemical inhibition of CDK12 led to DDR-resistant transcription at damaged genes. Genome-wide profiling revealed that loss of CDK12 exacerbated transcription-replication conflicts in MYC-overexpressing cells and led to the accumulation of double-strand DNA breaks (DSBs), occurring preferentially between early- replicating regions and transcribed genes, organized in a co-directional head-to-tail orientation. Overall, our data demonstrate that CDK12 protects genome integrity by repressing transcription of damaged genes, which is required for proper resolution of DSBs at oncogene-induced transcription-replication conflicts. This provides a rationale that explains both how CDK12 deficiency can promote tandem duplications of early-replicated regions during tumor evolution, and how CDK12 targeting can exacerbate replicative-stress in tumors.

ABSTRACT Tumor contexture has emerged as a major prognostic determinant and tumor infiltrating CD8 + T cells have been associated with a better prognosis in several solid tumors, including early-stage colorectal cancer (CRC). However, the tumor immune infiltrate is highly heterogeneous and understanding how the interplay between different immune cell compartments impacts on the clinical outcome is still in its infancy. Here, we describe in a prospective cohort a novel CD8 + T effector memory population, which is characterized by high levels of Granzyme K (GZMK high CD8 + T EM ) and is correlated with CD15 high tumor infiltrating neutrophils. We provide both in vitro and in vivo evidence of the role of stromal cell-derived factor 1 (CXCL12/SDF-1) in driving functional changes on neutrophils at the tumor site, promoting their retention and increasing the crosstalk with CD8 + T cells. Mechanistically, as a consequence of the interaction with neutrophils, CD8 + T cells are skewed towards a CD8 + T EM phenotype and produce high levels of GZMK, which in turn decreases E-cadherin pathway. The correlations of GZMK high CD8 + T EM and neutrophils with both tumor progression in mice and early relapse in CRC patients demonstrate the role of GZMK high CD8 + T EM in promoting malignancy. Indeed, a gene signature defining GZMK high CD8 + T EM was associated with worse prognosis on a larger independent cohort of CRC patients and a similar analysis was extended to lung cancer (TCGA). Overall, our results highlight the emergence of GZMK high CD8 + T EM in early-stage CRC tumors as a hallmark driven by the interaction with neutrophils, which could implement current patient stratification and be targeted by novel therapeutics.