The emergence of migratory cell populations within tumours represents a critical early stage during cancer metastasis. We have previously reported one such population, marked by CD66, in cervical cancers. It is unclear what broad mechanisms regulate such migratory populations. Here, we describe the role of a Suv39H1-low heterochromatin state as a driver of cervical cancer migratory populations. Cervical cancer cells sorted based on migratory ability in vitro show low Suv39H1, and Suv39H1 knockdown enhances cell migration. Histopathology shows the emergence of migratory Suv39H1low populations in advanced carcinoma progression. Meta-analysis of data from The Cancer Genome Atlas (TCGA) reveals that Suv39H1-low tumours show migration and CD66 expression signatures, and correlate with lower patient survival. Lastly, genome-wide profiling of migrated populations using RNA-Seq and H3K9me3 ChIP-Seq reveals Suv39H1-linked transcriptome alterations and a broad loss of H3K9me3, suggesting an increase in chromatin plasticity in migrated populations. The understanding of such chromatin based regulation in migratory populations may prove valuable in efforts to develop anti-metastatic strategies.

The mammary epithelium derives from multipotent mammary stem cells (MaSCs) that progressively restrict their potency and engage into lineage commitment during embryonic development. Although postnatal mammary progenitors are lineage-restricted and unipotent, several lines of evidence have documented their extensive plasticity and ability to reactivate multipotency in several non-physiological contexts. We have previously shown that ectopic Notch1 activation in committed mammary basal cells, which never experience Notch activity in homeostatic conditions, triggers a progressive cell fate switch from basal to luminal cell identity in both the pubertal and adult mouse mammary gland. Here, we tested the conservation of this mechanism in other glandular epithelia and found that constitutive Notch1 signaling also induces a basal-to-luminal cell fate switch in adult cells of the lacrimal gland, the salivary gland, and the prostate. Since cells do not undergo lineage transition synchronously and this switch is progressive in time, we performed single cell transcriptomic analysis by SMART-Seq on index-sorted mutant mammary cells at different stages of lineage conversion, to reveal the molecular pathways underlying the fate transition. Combining single cell transcriptomics analyses with assays in organoid cultures, we demonstrate that proliferation of basal mutant cells is indispensable to convert them into luminal progenitors. We thus reveal the molecular mechanisms and individual transcriptional landscapes controlling lineage conversion and cellular plasticity of unipotent committed mammary cells in vivo with spatial and temporal resolution. Given the strong implications of Notch signalling in cancer, these results also provide important insights into the mechanisms that drive cellular transformation.