Differentiation of naïve peripheral B cells into terminally differentiated plasma cells is characterized by epigenetic alterations, yet the epigenetic mechanisms that control B cell fate remain unclear. Here we identified a central role for the histone H3K79 methyltransferase DOT1L in controlling B cell differentiation. Murine B cells lacking Dot1L failed to establish germinal centers (GC) and normal humoral immune responses in vivo . In vitro , activated B cells showed aberrant differentiation and prematurely acquired plasma cell features. Mechanistically, combined epigenomics and transcriptomics analysis revealed that DOT1L promotes expression of a pro-proliferative, pro-GC program. In addition, DOT1L supports the repression of an anti-proliferative, plasma cell differentiation program by maintaining expression of the H3K27 methyltransferase Ezh2 , the catalytic component of Polycomb Repressor Complex 2 (PRC2). Our findings show that DOT1L is a central modulator of the core transcriptional and epigenetic landscape in B cells, establishing an epigenetic barrier that warrants B cell naivety and GC B cell differentiation.

DOT1L methylates histone H3K79 and is aberrantly regulated in MLL-rearranged leukemia. Inhibitors have been developed to target DOT1L activity in leukemia but the cellular mechanisms that regulate DOT1L are still poorly understood. Here we identify the budding yeast histone deacetylase Rpd3 as a negative regulator of Dot1. At its target genes, the transcriptional repressor Rpd3 restricts H3K79 methylation, explaining the absence of H3K79me3 at a subset of genes in the yeast genome. Similar to the crosstalk in yeast, inactivation of the murine Rpd3 homolog HDAC1 in thymocytes led to an increase in H3K79 methylation. Thymic lymphomas that arise upon genetic deletion of Hdac1 retained the increased H3K79 methylation and were sensitive to reduced DOT1L dosage. Furthermore, cell lines derived from Hdac1Δ/Δ thymic lymphomas were sensitive to DOT1L inhibitor, which induced apoptosis. In summary, we identified an evolutionarily-conserved crosstalk between HDAC1 and DOT1L with impact in murine thymic lymphoma development.

Cytotoxic T-cell differentiation is guided by epigenome adaptations but how epigenetic mechanisms control lymphocyte development has not been well defined. Here we show that the histone methyltransferase DOT1L, which marks the nucleosome core on active genes, safeguards normal differentiation of CD8+ T cells. T-cell specific ablation of Dot1L resulted in loss of naïve CD8+ T cells and premature differentiation towards a memory-like state, independent of antigen exposure and in a cell-intrinsic manner. Without DOT1L, the memory-like CD8+ cells fail to acquire full effector functions in vitro and in vivo . Mechanistically, DOT1L controlled T-cell differentiation and function by ensuring normal T-cell receptor density and signaling, and by maintaining epigenetic identity, in part by indirectly supporting the repression of developmentally-regulated genes. Through our study DOT1L is emerging as a central player in physiology of CD8+ T cells, acting as a barrier to prevent premature differentiation and supporting the licensing of the full effector potential of cytotoxic T cells.

Abstract Cell size varies between cell types but is tightly regulated by cell-intrinsic and extrinsic mechanisms. Cell-size control is important for cell function and changes in cell size are frequently observed in cancer cells. Here we uncover a non-canonical role of SETD2 in regulating cell size. SETD2 is a lysine methyltransferase and a tumor suppressor protein involved in transcription regulation, RNA processing and DNA repair. At the molecular level, SETD2 is best known for associating with RNA polymerase II through its Set2-Rbp1 interacting (SRI) domain and methylating histone H3 on lysine 36 (H3K36) during transcription. Although most of SETD2’s cellular functions have been linked to this activity, several non-histone substrates of SETD2 have recently been identified – some of which have been linked to novel functions of SETD2 beyond chromatin regulation. Using multiple, independent perturbation strategies we identify SETD2 as a negative regulator of global protein synthesis rates and cell size. We provide evidence that this function is dependent on the catalytic activity of SETD2 but independent of H3K36 methylation. Paradoxically, ectopic overexpression of a decoy SRI domain also increased cell size, suggesting that the relevant substrate is engaged by SETD2 via its SRI domain. These data add a central role of SETD2 in regulating cellular physiology and warrant further studies on separating the different functions of SETD2 in cancer development.