Long noncoding RNAs (lncRNAs) are often expressed in a development-specific manner, yet little is known about their roles in lineage commitment. Here, we identified Braveheart (Bvht), a heart-associated lncRNA in mouse. Using multiple embryonic stem cell (ESC) differentiation strategies, we show that Bvht is required for progression of nascent mesoderm toward a cardiac fate. We find that Bvht is necessary for activation of a core cardiovascular gene network and functions upstream of mesoderm posterior 1 (MesP1), a master regulator of a common multipotent cardiovascular progenitor. We also show that Bvht interacts with SUZ12, a component of polycomb-repressive complex 2 (PRC2), during cardiomyocyte differentiation, suggesting that Bvht mediates epigenetic regulation of cardiac commitment. Finally, we demonstrate a role for Bvht in maintaining cardiac fate in neonatal cardiomyocytes. Together, our work provides evidence for a long noncoding RNA with critical roles in the establishment of the cardiovascular lineage during mammalian development.

Polycomb group (PcG) proteins are transcriptional repressors that modify chromatin and regulate important developmental genes. One chromatin-modifying activity associated with Polycomb is an enzyme that ubiquitinates histone H2A. Here, Scheuermann et al. find a Drosophila PcG complex with H2A deubiquitination activity that is important for gene repression in vivo. Polycomb gene silencing may thus involve a dynamic balance between H2A ubiquitination and deubiquitination. Polycomb group (PcG) proteins are transcriptional repressors that modify chromatin and regulate important developmental genes. One PcG-associated, chromatin-modifying activity is an enzyme that ubiquitinates histone H2A of chromatin. Here, a fruitfly PcG complex that is associated with H2A deubiquitination, and thereby with gene repression, is identified. PcG-mediated gene silencing might thus involve a dynamic balance between ubiquitination and deubiquitination of H2A. Polycomb group (PcG) proteins are transcriptional repressors that control processes ranging from the maintenance of cell fate decisions and stem cell pluripotency in animals to the control of flowering time in plants1,2,3,4,5,6. In Drosophila, genetic studies identified more than 15 different PcG proteins that are required to repress homeotic (HOX) and other developmental regulator genes in cells where they must stay inactive1,7,8. Biochemical analyses established that these PcG proteins exist in distinct multiprotein complexes that bind to and modify chromatin of target genes1,2,3,4. Among those, Polycomb repressive complex 1 (PRC1) and the related dRing-associated factors (dRAF) complex contain an E3 ligase activity for monoubiquitination of histone H2A (refs 1–4). Here we show that the uncharacterized Drosophila PcG gene calypso encodes the ubiquitin carboxy-terminal hydrolase BAP1. Biochemically purified Calypso exists in a complex with the PcG protein ASX, and this complex, named Polycomb repressive deubiquitinase (PR-DUB), is bound at PcG target genes in Drosophila. Reconstituted recombinant Drosophila and human PR-DUB complexes remove monoubiquitin from H2A but not from H2B in nucleosomes. Drosophila mutants lacking PR-DUB show a strong increase in the levels of monoubiquitinated H2A. A mutation that disrupts the catalytic activity of Calypso, or absence of the ASX subunit abolishes H2A deubiquitination in vitro and HOX gene repression in vivo. Polycomb gene silencing may thus entail a dynamic balance between H2A ubiquitination by PRC1 and dRAF, and H2A deubiquitination by PR-DUB.

Abstract The evolution of brain complexity correlates with an increased expression of long, non- coding (lnc) RNAs in neural tissues. Although prominent examples illustrate the potential of lncRNAs to scaffold and target epigenetic regulators to chromatin loci, only few cases have been described to function during brain development. We present a first functional characterization of the lncRNA LINC01322 , which we term RUS for ‘ R NA u pstream of S litrk3’. The RUS gene is well conserved in mammals by sequence and synteny next to the neurodevelopmental gene Slitrk3. RUS is exclusively expressed in neural cells and its expression increases along with neuronal markers during neuronal differentiation of mouse embryonic cortical neural stem cells. Depletion of RUS locks neuronal precursors in an intermediate state towards neuronal differentiation resulting in arrested cell cycle and increased apoptosis. RUS associates with chromatin in the vicinity of genes involved in neurogenesis, most of which change their expression upon RUS depletion. The identification of a range of epigenetic regulators as specific RUS interactors suggests that the lncRNA may mediate gene activation and repression in a highly context-dependent manner.