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.

Reprogrammed glucose metabolism as a result of increased glycolysis and glucose uptake is a hallmark of cancer. Here we show that cancer cells can suppress glucose uptake by non-tumour cells in the premetastatic niche, by secreting vesicles that carry high levels of the miR-122 microRNA. High miR-122 levels in the circulation have been associated with metastasis in breast cancer patients, and we show that cancer-cell-secreted miR-122 facilitates metastasis by increasing nutrient availability in the premetastatic niche. Mechanistically, cancer-cell-derived miR-122 suppresses glucose uptake by niche cells in vitro and in vivo by downregulating the glycolytic enzyme pyruvate kinase. In vivo inhibition of miR-122 restores glucose uptake in distant organs, including brain and lungs, and decreases the incidence of metastasis. These results demonstrate that, by modifying glucose utilization by recipient premetastatic niche cells, cancer-derived extracellular miR-122 is able to reprogram systemic energy metabolism to facilitate disease progression.

Hepatic hydroxylation is an essential step in the metabolism and excretion of bile acids and is necessary to avoid pathologic conditions such as cholestasis and liver damage. In this report, we demonstrate that the human xenobiotic receptor SXR (steroid and xenobiotic receptor) and its rodent homolog PXR (pregnane X receptor) serve as functional bile acid receptors in both cultured cells and animals. In particular, the secondary bile acid derivative lithocholic acid (LCA) is highly hepatotoxic and, as we show here, a metabolic substrate for CYP3A hydroxylation. By using combinations of knockout and transgenic animals, we show that activation of SXR/PXR is necessary and sufficient to both induce CYP3A enzymes and confer resistance to toxicity by LCA, as well as other xenotoxicants such as tribromoethanol and zoxazolamine. Therefore, we establish SXR and PXR as bile acid receptors and a role for the xenobiotic response in the detoxification of bile acids.

Yanhong Shi, Dick D. Mosser, and Richard I. Morimoto Department of Biochemistry, Molecular Biology, and Cell Biology, Rice Institute for Biomedical Research, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208 USA; Biotechnology Research Institute, National Research Council, Montreal, Canada

MicroRNAs are involved in post-transcriptional regulation of gene expression. Data now indicate that miR-9 targets the nuclear receptor TLX and vice versa, thus proposing a regulatory circuit linked to the switch between neural progenitor proliferation and differentiation. MicroRNAs have been implicated as having important roles in stem cell biology. MicroRNA-9 (miR-9) is expressed specifically in neurogenic areas of the brain and may be involved in neural stem cell self-renewal and differentiation. We showed previously that the nuclear receptor TLX is an essential regulator of neural stem cell self-renewal. Here we show that miR-9 suppresses TLX expression to negatively regulate neural stem cell proliferation and accelerate neural differentiation. Introducing a TLX expression vector that is not prone to miR-9 regulation rescued miR-9–induced proliferation deficiency and inhibited precocious differentiation. In utero electroporation of miR-9 in embryonic brains led to premature differentiation and outward migration of the transfected neural stem cells. Moreover, TLX represses expression of the miR-9 pri-miRNA. By forming a negative regulatory loop with TLX, miR-9 provides a model for controlling the balance between neural stem cell proliferation and differentiation.

Neural stem cell self-renewal and differentiation is orchestrated by precise control of gene expression involving nuclear receptor TLX. Let-7b , a member of the let-7 microRNA family, is expressed in mammalian brains and exhibits increased expression during neural differentiation. However, the role of let-7b in neural stem cell proliferation and differentiation remains unknown. Here we show that let-7b regulates neural stem cell proliferation and differentiation by targeting the stem cell regulator TLX and the cell cycle regulator cyclin D1 . Overexpression of let-7b led to reduced neural stem cell proliferation and increased neural differentiation, whereas antisense knockdown of let-7b resulted in enhanced proliferation of neural stem cells. Moreover, in utero electroporation of let-7b to embryonic mouse brains led to reduced cell cycle progression in neural stem cells. Introducing an expression vector of Tlx or cyclin D1 that lacks the let-7b recognition site rescued let-7b -induced proliferation deficiency, suggesting that both TLX and cyclin D1 are important targets for let-7b -mediated regulation of neural stem cell proliferation. Let-7b , by targeting TLX and cyclin D1, establishes an efficient strategy to control neural stem cell proliferation and differentiation.

DNA hydroxylation catalyzed by Tet dioxygenases occurs abundantly in embryonic stem cells and neurons in mammals. However, its biological function in vivo is largely unknown. Here, we demonstrate that Tet1 plays an important role in regulating neural progenitor cell proliferation in adult mouse brain. Mice lacking Tet1 exhibit impaired hippocampal neurogenesis accompanied by poor learning and memory. In adult neural progenitor cells deficient in Tet1, a cohort of genes involved in progenitor proliferation were hypermethylated and downregulated. Our results indicate that Tet1 is positively involved in the epigenetic regulation of neural progenitor cell proliferation in the adult brain.