Abstract Human cancers can exhibit phenotype switching, resulting in cells that are more metastatic or that are more tolerant to treatment. However, the relationship between these aggressive states is not well understood. We investigated the dynamics of phenotypic switching in human melanoma cells by monitoring the fluorescent activity from a transgenic reporter of BRN2 promoter activation. Melanoma cells exhibit heterogeneous BRN2 expression patterns that are reestablished upon isolation and clonal outgrowth. Specifically, stable BRN2 expression was generally inherited over multiple generations while undergoing occasional bidirectional interconversion. We found that BRN2 low cells were required for tumor initiation and metastasis in animal engraftment assays but were more sensitive to targeted BRAF inhibition. In contrast, the BRN2 high state was not tumorigenic, but entry into this state was uniform and persistent among cells tolerant to targeted BRAF therapy. Single-cell RNA sequencing analyses revealed core programs exclusive to either the BRN2 high or low cells, each of which is present in ex vivo tumors, demonstrating the physiological relevance of these states. Our findings emphasize that one challenge of effectively targeting phenotype switching in melanoma as a therapeutic strategy could be balancing distinct aggressive phenotypes so that sensitizing tumors to BRAF inhibition does not inadvertently lead to further dissemination. Teaser Unraveling melanoma’s shape-shifting behavior: insights into how cancer cells swap between metastasis and drug evasion.

Abstract The architecture and folding of complex RNAs is governed by a limited set of highly recurrent structural motifs that form long-range tertiary interactions. One of these motifs is the T-loop, which was first identified in tRNA but is broadly distributed across biological RNAs. While the T-loop has been examined in detail in different biological contexts, the various receptors that it interacts with are not as well defined. In this study, we use a cell-based genetic screen in concert with bioinformatic analysis to examine three different, but related, T-loop receptor motifs found in the flavin mononucleotide (FMN) and cobalamin (Cbl) riboswitches. As a host for different T-loop receptors, we employed the env 8 class-II Cbl riboswitch, an RNA that uses two T-loop motifs for both folding and supporting the ligand binding pocket. A set of libraries was created in which select nucleotides that participate in the T-loop/T-loop receptor (TL/TLR) interaction were fully randomized. Library members were screened for their ability to support Cbl-dependent expression of a reporter gene. While T-loops appear to be variable in sequence, we find that the functional sequence space is more restricted in the Cbl riboswitch, suggesting that TL/TLR interactions are context dependent. Our data reveal clear sequence signatures for the different types of receptor motifs that align with phylogenic analysis of these motifs in the FMN and Cbl riboswitches. Finally, our data suggest the functional contribution of various nucleobase-mediated long-range interactions within the riboswitch subclass of TL/TLR interactions that are distinct from those found in other RNAs. Highlights The T-loop motif frequently mediates tertiary interactions in RNA Activity-based screen used to explore T-loop mediate interactions in riboswitches Results from the screen were consistent with phylogenetic analysis T-loop/T-loop recepto­­­­r interactions are context dependent

Abstract Benign melanocytic nevi frequently emerge when an acquired BRAF V600E mutation triggers unchecked proliferation and subsequent arrest in melanocytes. Recent observations have challenged the role of oncogene-induced senescence in melanocytic nevus formation, necessitating investigations into alternative mechanisms for the establishment and maintenance of proliferation arrest in nevi. We compared the transcriptomes of melanocytes from healthy human skin, nevi, and melanomas arisen from nevi and identified a set of microRNAs as highly expressed nevus-enriched transcripts. Two of these microRNAs – MIR211-5p and MIR328-3p – induced mitotic failure, genome duplication and proliferation arrest in human melanocytes through convergent targeting of AURKB. We demonstrate that BRAF V600E induces a similar proliferation arrest in primary human melanocytes that is both reversible and conditional. Specifically, BRAF V600E expression stimulates either arrest or proliferation depending on the differentiation state of the melanocyte. We report genome duplication in human melanocytic nevi, reciprocal expression of AURKB and microRNAs in nevi and melanomas, and rescue of arrested human nevus cells with AURKB expression. Together, our data describe an alternative molecular mechanism for melanocytic nevus formation that is congruent with both experimental and clinical observations.