RNA modifications play critical roles in important biological processes. However, the functions of N6-methyladenosine (m6A) mRNA modification in cancer biology and cancer stem cells remain largely unknown. Here, we show that m6A mRNA modification is critical for glioblastoma stem cell (GSC) self-renewal and tumorigenesis. Knockdown of METTL3 or METTL14, key components of the RNA methyltransferase complex, dramatically promotes human GSC growth, self-renewal, and tumorigenesis. In contrast, overexpression of METTL3 or inhibition of the RNA demethylase FTO suppresses GSC growth and self-renewal. Moreover, inhibition of FTO suppresses tumor progression and prolongs lifespan of GSC-grafted mice substantially. m6A sequencing reveals that knockdown of METTL3 or METTL14 induced changes in mRNA m6A enrichment and altered mRNA expression of genes (e.g., ADAM19) with critical biological functions in GSCs. In summary, this study identifies the m6A mRNA methylation machinery as promising therapeutic targets for glioblastoma.

We have combined the techniques of pulse-labeling and DNA autoradiography to investigate the mechanism of DNA replication in the chromosomes of Chinese hamster and HeLa cells. Our results prove that the long fibers of which chromosomal DNA is composed are made up of many tandemly joined sections in each of which DNA is replicated at a fork-like growing point. In Chinese hamster cells most of these sections are probably less than 30 μ. long, and the rate of DNA replication per growing point is 2.5 μ per minute or less. In addition, we have taken advantage of the apparent slowness of equilibration with external thymidine of the internal thymidine triphosphate pool in Chinese hamster cells to determine the direction of DNA synthesis at the conclusion of the pulse in pulse-chase experiments. We have found, unexpectedly, that replication seems to proceed in opposite directions at adjacent growing points. Furthermore, adjacent diverging growing points appear to initiate replication at the same time.

A gene for somatostatin, a mammalian peptide (14 amino acid residues) hormone, was synthesized by chemical methods. This gene was fused to the Escherichia coli beta-galactosidase gene on the plasmid pBR322. Transformation of E. coli with the chimeric plasmid DNA led to the synthesis of a polypeptide including the sequence of amino acids corresponding to somatostatin. In vitro, active somatostatin was specifically cleaved from the large chimeric protein by treatment with cyanogen bromide. This represents the first synthesis of a functional polypeptide product from a gene of chemically synthesized origin.

Synthetic genes for human insulin A and B chains were cloned separately in plasmid pBR322. The cloned synthetic genes were then fused to an Escherichia coli beta-galactosidase gene to provide efficient transcription and translation and a stable precursor protein. The insulin peptides were cleaved from beta-galactosidase, detected by radioimmunoassay, and purified. Complete purification of the A chain and partial purification of the B chain were achieved. These products were mixed, reduced, and reoxidized. The presence of insulin was detected by radioimmunoassay.

We report several classes of human interspersed repeats that resemble fossils of DNA transposons, elements that move by excision and reintegration in the genome, whereas previously characterized mammalian repeats all appear to have accumulated by retrotransposition, which involves an RNA intermediate. The human genome contains at least 14 families and > 100,000 degenerate copies of short (180-1200 bp) elements that have 14- to 25-bp terminal inverted repeats and are flanked by either 8 bp or TA target site duplications. We describe two ancient 2.5-kb elements with coding capacity, Tigger1 and -2, that closely resemble pogo, a DNA transposon in Drosophila, and probably were responsible for the distribution of some of the short elements. The deduced pogo and Tigger proteins are related to products of five DNA transposons found in fungi and nematodes, and more distantly, to the Tc1 and mariner transposases. They also are very similar to the major mammalian centromere protein CENP-B, suggesting that this may have a transposase origin. We further identified relatively low-copy-number mariner elements in both human and sheep DNA. These belong to two subfamilies previously identified in insect genomes, suggesting lateral transfer between diverse species.

Genomic sequencing permits studies of in vivo DNA methylation and protein-DNA interactions, but its use has been limited because of the complexity of the mammalian genome. A newly developed genomic sequencing procedure in which a ligation mediated polymerase chain reaction (PCR) is used generates high quality, reproducible sequence ladders starting with only 1 microgram of uncloned mammalian DNA per reaction. Different sequence ladders can be created simultaneously by inclusion of multiple primers and visualized separately by rehybridization. Relatively little radioactivity is needed for hybridization and exposure times are short. Methylation patterns in genomic DNA are readily detectable; for example, 17 CpG dinucleotides in the 5′ region of human X-linked PGK-1 (phosphoglycerate kinase 1) were found to be methylated on an inactive human X chromosome, but unmethylated on an active X chromosome.

Analysis of the 3′-ends of approximately 900 separate human LINE-1 (L1) elements from primates revealed 47 contiguous but distinct subfamilies with the L1 family. Eight previously described medium reiteration frequency sequences (MERs) were found to be parts of ancient L1 untranslated 3′-regions which show little or no sequence similarity to the presently active L1 3′-end. Some of the major changes in 3′-end sequence can be explained by recombination events between different L1 repeats as well as between L1 and unrelated repetitive sequences. One of these sequences, MER42, is reported in this paper. With the set of consensus sequences for different subfamilies and their diagnostic features, it is possible to estimate the age of individual LINE-1 elements. Contrary to earlier suggestions, the majority of L1 copies in the human genome is very old; more than half of the identifiable elements were inserted into the genome before the mammalian radiation, as evidenced by elements at orthologous sites in human and other mammalian genomes. Multiple distinct L1 source genes seem to have been active simultaneously over long periods of time.

By equilibrium competition experiments, the dissociation constant (KRD) of lac repressor for E. coli DNA carrying a deletion of the lac operon was measured at a variety of salt concentrations. These data are used in the consideration of several aspects of protein-DNA interaction: •—Quantitative estimates of specificity are made. Specificity changes only slightly with salt concentration. •—We calculate that in vivo, 98% or more of repressor is bound to DNA predominately at sites other than the lac operator. •—Inducers shift repressor from operator to nonoperator DNA, but do not free it from DNA. •—The general affinity of repressor for E. coli DNA is sufficient to support a model where repressor slides along DNA for significant distances. •—The effective dissociation constant of repressor for operator (Keff) is very sensitive to the total DNA concentration. •—We propose that "junk" DNA in eucaryotes functions to maintain total DNA at an optimum concentration. •—We consider the lac operon in the nucleus of a lymphocyte, point out that severe difficulties would be encountered, and suggest possible solutions.

Using a methylated-DNA enrichment technique (methylated CpG island recovery assay, MIRA) in combination with whole-genome tiling arrays, we have characterized by MIRA-chip the entire B cell “methylome” of an individual human at 100-bp resolution. We find that at the chromosome level high CpG methylation density is correlated with subtelomeric regions and Giemsa-light bands (R bands). The majority of the most highly methylated regions that could be identified on the tiling arrays were associated with genes. Approximately 10% of all promoters in B cells were found to be methylated, and this methylation correlates with low gene expression. Notably, apparent exceptions to this correlation were the result of transcription from previously unidentified, unmethylated transcription start sites, suggesting that methylation may control alternate promoter usage. Methylation of intragenic (gene body) sequences was found to correlate with increased, not decreased, transcription, and a methylated region near the 3′ end was found in approximately 12% of all genes. The majority of broad regions (10–44 kb) of high methylation were at segmental duplications. Our data provide a valuable resource for the analysis of CpG methylation patterns in a differentiated human cell type and provide new clues regarding the function of mammalian DNA methylation.

DNA CpG methylation can cooperate with histone H3 lysine 9 (H3-K9) methylation in heterochromatin formation and gene silencing. Trimethylation of H3-K9 by the recently identified euchromatic histone methyltransferase SETDB1/ESET may be responsible for transcriptional repression of certain promoters. Here, we show that SETDB1 associates with endogenous DNA methyltransferase activity. SETDB1 interacts with the de novo DNA methyltransferases DNMT3A and DNMT3B but not with the maintenance methyltransferase DNMT1. The interaction of SETDB1 with DNMT3A was further characterized and confirmed by in vivo and in vitro interaction studies. A direct interaction of the two proteins occurs through the N terminus of SETDB1 and the plant homeodomain of DNMT3A. Co-expression of SETDB1 and DNMT3A was essential for repression of reporter gene expression in a Gal4-based tethering assay and resulted in their recruitment to the artificial promoter. We further demonstrate that the CpG-methylated promoters of the endogenous p53BP2 gene in HeLa cells and the RASSF1A gene in MDA-MB-231 cells are simultaneously occupied by both SETDB1 and DNMT3A proteins, which provides evidence for SETDB1 being at least partly responsible for H3-K9 trimethylation at the promoter of RASSF1A, a gene frequently silenced in human cancers. In summary, our data demonstrate the direct physical interaction and functional connection between the H3-K9 trimethylase SETDB1 and the DNA methyltransferase DNMT3A and thus contribute to a better understanding of the complexity of the self-reinforcing heterochromatin machinery operating at silenced promoters.