YY1 is a mammalian zinc-finger transcription factor with unusual structural and functional features. It has been implicated as a positive and a negative regulatory factor that binds to the CCATNTT consensus DNA element located in promoters of many cellular and viral genes. A mammalian cDNA that encodes a YY1-binding protein and possesses sequence homology with the yeast transcriptional factor RPD3 has been identified. A Gal4 DNA binding domain–mammalian RPD3 fusion protein strongly represses transcription from a promoter containing Gal4 binding sites. Association between YY1 and mammalian RPD3 requires a glycine-rich region on YY1. Mutations in this region abolish the interaction with mammalian RPD3 and eliminate transcriptional repression by YY1. These data suggest that YY1 negatively regulates transcription by tethering RPD3 to DNA as a cofactor and that this transcriptional mechanism is highly conserved from yeast to human.

The retina is a widely profiled tissue in multiple species by single-cell RNA sequencing studies. However, integrative research of the retina across species is lacking. Here, we construct the first single-cell atlas of the human and porcine ocular compartments and study inter-species differences in the retina. In addition to that, we identify putative adult stem cells present in the iris tissue. We also create a disease map of genes involved in eye disorders across compartments of the eye. Furthermore, we probe the regulons of different cell populations, which include transcription factors and receptor-ligand interactions and reveal unique directional signalling between ocular cell types. In addition, we study conservation of regulons across vertebrates and zebrafish to identify common core factors. Here, we show perturbation of KLF7 gene expression during retinal ganglion cells differentiation and conclude that it plays a significant role in the maturation of retinal ganglion cells.

Embryonic stem cells possess the remarkable ability to self-organize into blastocyst-like structures upon induction. These stem cell-based embryo models serve as invaluable platforms for studying embryogenesis and therapeutic developments. Nevertheless, the specific intrinsic regulators that govern this potential for blastoid formation remain unknown. Here we demonstrate an intrinsic program that plays a crucial role in both blastoids and blastocysts across multiple species. We first establish metrics for grading the resemblance of blastoids to mouse blastocysts, and identify the differential activation of gene regulons involved in lineage specification among various blastoid grades. Notably, abrogation of nuclear receptor subfamily 1, group H, member 2 (Nr1h2) drastically reduces blastoid formation. Nr1h2 activation alone is sufficient to rewire conventional ESC into a distinct pluripotency state, enabling them to form blastoids with enhanced implantation capacity in the uterus and contribute to both embryonic and extraembryonic lineages in vivo. Through integrative multi-omics analyses, we uncover the broad regulatory role of Nr1h2 in the transcriptome, chromatin accessibility and epigenome, targeting genes associated with embryonic lineage and the transposable element SINE-B1. The Nr1h2-centred intrinsic program governs and drives the development of both blastoids and early embryos. Intrinsic regulators of stem cell-based embryo models are understudied. Here, the authors show that Nr1h2 activation allows ESCs to form blastoids with better implantation and higher blastocyst rates via coactivator Kdm1a and the Nr1h2-SINE B1 axis.

Abstract SETDB1 is a key regulator of lineage-specific genes and endogenous retroviral elements (ERVs) through its deposition of repressive H3K9me3 mark. Apart from its H3K9me3 regulatory role, SETDB1 has seldom been studied in terms of its other potential regulatory roles. To investigate this, a genomic survey of SETDB1 binding in mouse embryonic stem cells across multiple libraries was conducted, leading to the unexpected discovery of regions bereft of common repressive histone marks (H3K9me3, H3K27me3). These regions were enriched with the CTCF motif that is often associated with the topological regulator Cohesin. Further profiling of these non-H3K9me3 regions led to the discovery of a cluster of non-repeat loci that were co-bound by SETDB1 and Cohesin. These regions, which we named DiSCs (Domains involving SETDB1 and Cohesin) were seen to be proximal to the gene promoters involved in embryonic stem cell pluripotency and lineage development. Importantly, it was found that SETDB1-Cohesin co-regulate target gene expression and genome topology at these DiSCs. Depletion of SETDB1 led to localized dysregulation of Cohesin binding thereby locally disrupting topological structures. Dysregulated gene expression trends revealed the importance of this cluster in ES cell maintenance as well as at gene ‘islands’ that drive differentiation to other lineages. The ‘unearthing’ of the DiSCs thus unravels a unique topological and transcriptional axis of control regulated chiefly by SETDB1.

Abstract Cohesin plays a crucial role in the organization of topologically-associated domains (TADs), which influence gene expression and DNA replication timing. Whether epigenetic regulators may affect TADs via cohesin to mediate DNA replication remains elusive. Here, we discover that the histone demethylase PHF2 associates with RAD21, a core subunit of cohesin, to regulate DNA replication in mouse neural stem cells (NSC). PHF2 loss impairs DNA replication due to the activation of dormant replication origins in NSC. Notably, the PHF2/RAD21 co-bound genomic regions are characterized by CTCF enrichment and epigenomic features that resemble efficient, active replication origins, and can act as boundaries to separate adjacent domains. Accordingly, PHF2 loss weakens TADs and chromatin loops at the co-bound loci due to reduced RAD21 occupancy. The observed topological and DNA replication defects in PHF2 KO NSC support a cohesin-dependent mechanism. Furthermore, we demonstrate that the PHF2/RAD21 complex exerts little effect on gene regulation, and that PHF2’s histone-demethylase activity is dispensable for normal DNA replication and proliferation of NSC. We propose that PHF2 may serve as a topological accessory to cohesin for cohesin localization to TADs and chromatin loops, where cohesin represses dormant replication origins directly or indirectly, to sustain DNA replication in NSC.