Squamous cell carcinoma (SCC) of the lung is a frequent and aggressive cancer type. Gene amplifications, a known activating mechanism of oncogenes, target the 3q26-qter region as one of the most frequently gained/amplified genomic sites in SCC of various types. Here, we used array comparative genomic hybridization to delineate the consensus region of 3q26.3 amplifications in lung SCC. Recurrent amplifications occur in 20% of lung SCC (136 tumors in total) and map to a core region of 2 Mb (Megabases) that encompasses SOX2, a transcription factor gene. Intense SOX2 immunostaining is frequent in nuclei of lung SCC, indicating potential active transcriptional regulation by SOX2. Analyses of the transcriptome of lung SCC, SOX2-overexpressing lung epithelial cells and embryonic stem cells (ESCs) reveal that SOX2 contributes to activate ESC-like phenotypes and provide clues pertaining to the deregulated genes involved in the malignant phenotype. In cell culture experiments, overexpression of SOX2 stimulates cellular migration and anchorage-independent growth while SOX2 knockdown impairs cell growth. Finally, SOX2 over-expression in non-tumorigenic human lung bronchial epithelial cells is tumorigenic in immunocompromised mice. These results indicate that the SOX2 transcription factor, a major regulator of stem cell function, is also an oncogene and a driver gene for the recurrent 3q26.33 amplifications in lung SCC.

Background

 Intellectual disability (ID) is characterised by an extreme genetic heterogeneity. Several hundred genes have been associated to monogenic forms of ID, considerably complicating molecular diagnostics. Trio-exome sequencing was recently proposed as a diagnostic approach, yet remains costly for a general implementation. 

Methods

 We report the alternative strategy of targeted high-throughput sequencing of 217 genes in which mutations had been reported in patients with ID or autism as the major clinical concern. We analysed 106 patients with ID of unknown aetiology following array-CGH analysis and other genetic investigations. Ninety per cent of these patients were males, and 75% sporadic cases. 

Results

 We identified 26 causative mutations: 16 in X-linked genes (ATRX, CUL4B, DMD, FMR1, HCFC1, IL1RAPL1, IQSEC2, KDM5C, MAOA, MECP2, SLC9A6, SLC16A2, PHF8) and 10 de novo in autosomal-dominant genes (DYRK1A, GRIN1, MED13L, TCF4, RAI1, SHANK3, SLC2A1, SYNGAP1). We also detected four possibly causative mutations (eg, in NLGN3) requiring further investigations. We present detailed reasoning for assigning causality for each mutation, and associated patients’ clinical information. Some genes were hit more than once in our cohort, suggesting they correspond to more frequent ID-associated conditions (KDM5C, MECP2, DYRK1A, TCF4). We highlight some unexpected genotype to phenotype correlations, with causative mutations being identified in genes associated to defined syndromes in patients deviating from the classic phenotype (DMD, TCF4, MECP2). We also bring additional supportive (HCFC1, MED13L) or unsupportive (SHROOM4, SRPX2) evidences for the implication of previous candidate genes or mutations in cognitive disorders. 

Conclusions

 With a diagnostic yield of 25% targeted sequencing appears relevant as a first intention test for the diagnosis of ID, but importantly will also contribute to a better understanding regarding the specific contribution of the many genes implicated in ID and autism.

Summary Tight control of gene expression networks required for adipose tissue formation and plasticity is essential for adaptation to energy needs and environmental cues. However, little is known about the mechanisms that orchestrate the dramatic transcriptional changes leading to adipocyte differentiation. We investigated the regulation of nascent transcription by the sumoylation pathway during adipocyte differentiation using SLAMseq and ChIPseq. We discovered that the sumoylation pathway has a dual function in differentiation; it supports the initial downregulation of pre-adipocyte-specific genes, while it promotes the establishment of the mature adipocyte transcriptional program. By characterizing sumoylome dynamics in differentiating adipocytes by mass spectrometry, we found that sumoylation of specific transcription factors like Ppar γ /RXR and their co-factors is associated with the transcription of adipogenic genes. Our data demonstrate that the sumoylation pathway coordinates the rewiring of transcriptional networks required for formation of functional adipocytes. This study also provides an in-depth resource of gene transcription dynamics, SUMO-regulated genes and sumoylation sites during adipogenesis.

ABSTRACT Objective Mice lacking the bHLH transcription factor (TF) Neurog3 do not form pancreatic islet cells, including insulin secreting beta cells, causing diabetes. In human, homozygous mutations of NEUROG3 manifest with neonatal or childhood diabetes. Despite this critical role in islet cell development, the precise function and downstream genetic programs regulated directly by NEUROG3 remain elusive. We therefore mapped genome-wide NEUROG3 occupancy in human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived endocrine progenitors and determined NEUROG3 dependency of associated genes to uncover direct targets. Methods We generated a novel hiPSC line (NEUROG3-HA-P2A-Venus), where NEUROG3 is HA-tagged and fused to a self-cleaving fluorescent VENUS reporter. We used the CUT&RUN technique to map NEUROG3 occupancy and epigenetic marks in pancreatic endocrine progenitors (PEP) differentiated from this hiPSC line. We integrated NEUROG3 occupancy data with chromatin status and gene expression in PEPs and their NEUROG3-dependence. In addition, we searched whether NEUROG3 binds type 2 diabetes mellitus (T2DM)-associated variants at the PEP stage. Results CUT&RUN revealed a total of 863 NEUROG3 binding sites assigned to 1268 unique genes. NEUROG3 occupancy was found at promoters as well as at distant cis-regulatory elements frequently overlapping within PEP active enhancers. De novo motif analyses defined a NEUROG3 consensus binding motif and suggested potential co-regulation of NEUROG3 target genes by FOXA, RFX or PBX transcription factors. Moreover, we found that 22% of the genes downregulated in NEUROG3 −/− hESC-derived PEPs are bound by NEUROG3 and thus likely to be directly regulated. NEUROG3 targets include transcription factors known to have important roles in islet cell development or function, such as NEUROD1, PAX4, NKX2-2, SOX4, MLXIPL, LMX1B, RFX3 , and NEUROG3 itself. Remarkably, we uncovered that NEUROG3 binds transcriptional regulator genes with enriched expression in human fetal pancreatic alpha (e.g., IRX1, IRX2 ), beta (e.g., NKX6-1, SMAD9, ISX, TFCP2L1 ) and delta cells ( ERBB4 ) suggesting that NEUROG3 could control islets subtype programs. Moreover, NEUROG3 targets genes critical for insulin secretion in beta cells (e.g., GCK, ABCC8/KCNJ11, CACNA1A, CHGA, SCG2, SLC30A8 and PCSK1). In addition, we unveiled a panel of ncRNA potentially regulated by NEUROG3. Lastly, we identified several T2DM risk SNPs within NEUROG3 peaks suggesting a possible developmental role of NEUROG3 in T2DM susceptibility. Conclusion Mapping of NEUROG3 genome occupancy in PEPs uncovers an unexpectedly broad, direct control of the endocrine gene regulatory network (GRN) and raises novel hypotheses on how this master regulator controls islet and beta cell differentiation. Highlights NEUROG3 CUT&RUN analysis revealed 1268 target genes in human pancreatic endocrine progenitors (PEPs) NEUROG3 binding sites overlap with active chromatin regions in PEPs. 1/5 of the genes downregulated in NEUROG3 −/− hESC-derived PEPs are bound by NEUROG3. NEUROG3 targets islet specific TFs and regulators of insulin secretion. Several T2DM risk allelles lie within NEUROG3 bound regions.

Abstract Mitotic entry correlates with the condensation of the chromosomes, remodeling of histone modifications, exclusion of transcription factors from DNA and the broad downregulation of transcription. However, whether mitotic condensation influences transcription in the subsequent interphase is unknown. Here, we show that preventing one chromosome to condense during mitosis causes it to fail resetting transcription. Rather it diverted the transcription machinery and underwent unscheduled initiation of gene expression. This caused the activation of inducible transcriptional programs, such as the GAL genes, even in absence of the relevant stimuli. Strikingly, aberrant gene expression persisted into the next interphase. Thus, our study identifies the maintenance of transcriptional homeostasis as an unexpected and yet unexplored function of mitotic chromosome condensation. One-Sentence Summary Mitotic chromatin condensation resets the transcriptome to protect cells from transcriptional drifting after anaphase.