In addition to central functions in cell adhesion signalling, integrin-associated proteins have wider roles at sites distal to adhesion receptors. In experimentally defined adhesomes, we noticed that there is clear enrichment of proteins that localise to the nucleus, and conversely, we now report that nuclear proteomes contain a class of adhesome components that localise to the nucleus. We here defined a nucleo-adhesome, providing experimental evidence for a remarkable scale of nuclear localisation of adhesion proteins, establishing a framework for interrogating nuclear adhesion protein functions. In adding to nuclear FAK’s known roles in regulating transcription, we now show that nuclear FAK regulates expression of many adhesion-related proteins that localise to the nucleus and that nuclear FAK binds to the adhesome component and nuclear protein Hic-5. FAK and Hic-C work together in the nucleus, co-regulating a subset of genes transcriptionally. We describe the first nucleo-adhesome using a squamous cancer cell model, and demonstrate the new principle that there are nuclear adhesion protein subcomplexes that cooperate to control transcription.

Abstract Focal adhesion kinase (FAK) localizes to focal adhesions and is overexpressed in many cancers. FAK can also translocate to the nucleus, where it binds to, and regulates, several transcription factors, including MBD2, p53 and IL-33, to control gene expression by unknown mechanisms. We have used ATAC-seq to reveal that FAK controls chromatin accessibility at a subset of regulated genes. Integration of ATAC-seq and RNA-seq data showed that FAK-dependent chromatin accessibility is linked to differential gene expression, including of the FAK-regulated cytokine and transcriptional regulator interleukin-33 ( Il33 ), which controls anti-tumor immunity. Analysis of the accessibility peaks on the Il33 gene promoter/enhancer regions revealed sequences for several transcription factors, including ETS and AP-1 motifs, and we show that c-Jun, a component of AP-1, regulates Il33 gene expression by binding to its enhancer in a FAK kinase-dependent manner. This work provides the first demonstration that FAK controls transcription via chromatin accessibility, identifying a novel mechanism by which nuclear FAK regulates biologically important gene expression.

Interactions between cells and the extracellular matrix, mediated by integrin adhesion complexes (IACs), play key roles in cancer progression and metastasis. We investigated systems-level changes in the integrin adhesome during metastatic progression of a patient-derived cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC), and found that the actin regulatory protein Mena is enriched in IACs in metastatic cSCC cells. Mena is connected within a subnetwork of actin-binding proteins to the LINC complex component nesprin-2, with which it interacts and co-localises at the nuclear envelope of metastatic cells. Moreover, Mena potentiates the interactions of nesprin-2 with the actin cytoskeleton and the nuclear lamina. CRISPR-mediated Mena depletion causes altered nuclear morphology, reduces tyrosine phosphorylation of the nuclear membrane protein emerin and downregulates expression of the immunomodulatory gene PTX3 via the recruitment of its enhancer to the nuclear periphery. We have uncovered an unexpected novel role for Mena at the nuclear membrane, where it controls the LINC complex, nuclear architecture, chromatin repositioning and cancer gene expression. This is the first description of an adhesion protein regulating gene transcription via direct signalling across the nuclear envelope. Abstract Figure