Purpose This open-label phase III trial evaluated efficacy and tolerability of linifanib versus sorafenib in patients with advanced hepatocellular carcinoma (HCC) without prior systemic therapy. Patients and Methods Patients were randomly assigned in a 1:1 ratio to linifanib 17.5 mg once daily or sorafenib 400 mg twice daily. Patients were stratified by region (Outside Asia, Japan, and rest of Asia), Eastern Cooperative Oncology Group performance score (ECOG PS; 0 or 1), vascular invasion or extrahepatic spread (yes or no), and hepatitis B virus (HBV) infection (yes or no). The primary end point of the study was overall survival (OS). Secondary end points were time to progression (TTP) and objective response rate (ORR) per RECIST v1.1. Results We randomly assigned 1,035 patients (median age, 60 years; Asian, 66.6%; ECOG PS 0, 65.2%; HBV, 49.1%; vascular invasion or extrahepatic spread, 70.1%). Median OS was 9.1 months on the linifanib arm (95% CI, 8.1 to 10.2) and 9.8 months on the sorafenib arm (95% CI, 8.3 to 11.0; hazard ratio [HR], 1.046; 95% CI, 0.896 to 1.221). For prespecified stratification subgroups, OS HRs ranged from 0.793 to 1.119 and the 95% CI contained 1.0. Median TTP was 5.4 months on the linifanib arm (95% CI, 4.2 to 5.6) and 4.0 months on the sorafenib arm (95% CI, 2.8 to 4.2; HR, 0.759; 95% CI, 0.643 to 0.895; P = .001). Best response rate was 13.0% on the linifanib arm versus 6.9% on the sorafenib arm. Grade 3/4 adverse events (AEs); serious AEs; and AEs leading to discontinuation, dose interruption, and reduction were more frequent with linifanib (all P < .001). Conclusion Linifanib and sorafenib had similar OS in advanced HCC. Predefined superiority and noninferiority OS boundaries were not met for linifanib and the study failed to meet the primary end point. TTP and ORR favored linifanib; safety results favored sorafenib.

Summary

 To elucidate the deregulated functional modules that drive clear cell renal cell carcinoma (ccRCC), we performed comprehensive genomic, epigenomic, transcriptomic, proteomic, and phosphoproteomic characterization of treatment-naive ccRCC and paired normal adjacent tissue samples. Genomic analyses identified a distinct molecular subgroup associated with genomic instability. Integration of proteogenomic measurements uniquely identified protein dysregulation of cellular mechanisms impacted by genomic alterations, including oxidative phosphorylation-related metabolism, protein translation processes, and phospho-signaling modules. To assess the degree of immune infiltration in individual tumors, we identified microenvironment cell signatures that delineated four immune-based ccRCC subtypes characterized by distinct cellular pathways. This study reports a large-scale proteogenomic analysis of ccRCC to discern the functional impact of genomic alterations and provides evidence for rational treatment selection stemming from ccRCC pathobiology.

Single-particle electron microscopy and hydrogen–deuterium exchange mass spectrometry are used to characterize the structure and dynamics of a G-protein-coupled receptor–arrestin complex. Much has been learned about the structure of G-protein-coupled receptors (GCPRs) over the past seven years, but we still don't know what an activated GPCR looks like when it is bound to a β-arrestin. (Arrestins are cellular mediators with a broad range of functions, many of them involving GPCRs.) In this study the authors use single-particle electron microscopy and hydrogen–deuterium exchange mass spectrometry to characterize the structure and dynamics of a GPCR–arrestin complex. Their data support a 'biphasic' mechanism, in which the arrestin initially interacts with the phosphorylated carboxy terminus of the GPCR before re-arranging to more fully engage the membrane protein in a signalling-competent conformation. G-protein-coupled receptors (GPCRs) are critically regulated by β-arrestins, which not only desensitize G-protein signalling but also initiate a G-protein-independent wave of signalling1,2,3,4,5. A recent surge of structural data on a number of GPCRs, including the β2 adrenergic receptor (β2AR)–G-protein complex, has provided novel insights into the structural basis of receptor activation6,7,8,9,10,11. However, complementary information has been lacking on the recruitment of β-arrestins to activated GPCRs, primarily owing to challenges in obtaining stable receptor–β-arrestin complexes for structural studies. Here we devised a strategy for forming and purifying a functional human β2AR–β-arrestin-1 complex that allowed us to visualize its architecture by single-particle negative-stain electron microscopy and to characterize the interactions between β2AR and β-arrestin 1 using hydrogen–deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS) and chemical crosslinking. Electron microscopy two-dimensional averages and three-dimensional reconstructions reveal bimodal binding of β-arrestin 1 to the β2AR, involving two separate sets of interactions, one with the phosphorylated carboxy terminus of the receptor and the other with its seven-transmembrane core. Areas of reduced HDX together with identification of crosslinked residues suggest engagement of the finger loop of β-arrestin 1 with the seven-transmembrane core of the receptor. In contrast, focal areas of raised HDX levels indicate regions of increased dynamics in both the N and C domains of β-arrestin 1 when coupled to the β2AR. A molecular model of the β2AR–β-arrestin signalling complex was made by docking activated β-arrestin 1 and β2AR crystal structures into the electron microscopy map densities with constraints provided by HDX-MS and crosslinking, allowing us to obtain valuable insights into the overall architecture of a receptor–arrestin complex. The dynamic and structural information presented here provides a framework for better understanding the basis of GPCR regulation by arrestins.

Abstract Background Understanding how genes are expressed and regulated in different tissues is a fundamental and challenging question. However, most of currently available biological databases do not focus on tissue-specific gene regulation. Results The recent development of computational methods for tissue-specific combinational gene regulation, based on transcription factor binding sites, enables us to perform a large-scale analysis of tissue-specific gene regulation in human tissues. The results are stored in a web database called TiGER (Tissue-specific Gene Expression and Regulation). The database contains three types of data including tissue-specific gene expression profiles, combinatorial gene regulations, and cis-regulatory module (CRM) detections. At present the database contains expression profiles for 19,526 UniGene genes, combinatorial regulations for 7,341 transcription factor pairs and 6,232 putative CRMs for 2,130 RefSeq genes. Conclusion We have developed and made publicly available a database, TiGER, which summarizes and provides large scale data sets for tissue-specific gene expression and regulation in a variety of human tissues. This resource is available at [1].

Protein-DNA interactions (PDIs) mediate a broad range of functions essential for cellular differentiation, function, and survival. However, it is still a daunting task to comprehensively identify and profile sequence-specific PDIs in complex genomes. Here, we have used a combined bioinformatics and protein microarray-based strategy to systematically characterize the human protein-DNA interactome. We identified 17,718 PDIs between 460 DNA motifs predicted to regulate transcription and 4,191 human proteins of various functional classes. Among them, we recovered many known PDIs for transcription factors (TFs). We identified a large number of unanticipated PDIs for known TFs, as well as for previously uncharacterized TFs. We also found that over three hundred unconventional DNA-binding proteins (uDBPs)–which include RNA-binding proteins, mitochondrial proteins, and protein kinases–showed sequence-specific PDIs. One such uDBP, ERK2, acts as a transcriptional repressor for interferon gamma-induced genes, suggesting important biological roles for such proteins.

This Resource chronicles dynamic gene expression patterns in the developing hypothalamus from embryonic day 10.5 through maturity. The authors find that Shh must be expressed in the hypothalamic basal plate for differentiation of the anterior and tuberal hypothalamic nuclei. The hypothalamus is a central regulator of many behaviors that are essential for survival, such as temperature regulation, food intake and circadian rhythms. However, the molecular pathways that mediate hypothalamic development are largely unknown. To identify genes expressed in developing mouse hypothalamus, we performed microarray analysis at 12 different developmental time points. We then conducted developmental in situ hybridization for 1,045 genes that were dynamically expressed over the course of hypothalamic neurogenesis. We identified markers that stably labeled each major hypothalamic nucleus over the entire course of neurogenesis and constructed a detailed molecular atlas of the developing hypothalamus. As a proof of concept of the utility of these data, we used these markers to analyze the phenotype of mice in which Sonic Hedgehog (Shh) was selectively deleted from hypothalamic neuroepithelium and found that Shh is essential for anterior hypothalamic patterning. Our results serve as a resource for functional investigations of hypothalamic development, connectivity, physiology and dysfunction.

DNA methylation, especially CpG methylation at promoter regions, has been generally considered as a potent epigenetic modification that prohibits transcription factor (TF) recruitment, resulting in transcription suppression. Here, we used a protein microarray-based approach to systematically survey the entire human TF family and found numerous purified TFs with methylated CpG (mCpG)-dependent DNA-binding activities. Interestingly, some TFs exhibit specific binding activity to methylated and unmethylated DNA motifs of distinct sequences. To elucidate the underlying mechanism, we focused on Kruppel-like factor 4 (KLF4), and decoupled its mCpG- and CpG-binding activities via site-directed mutagenesis. Furthermore, KLF4 binds specific methylated or unmethylated motifs in human embryonic stem cells in vivo. Our study suggests that mCpG-dependent TF binding activity is a widespread phenomenon and provides a new framework to understand the role and mechanism of TFs in epigenetic regulation of gene transcription. DOI:http://dx.doi.org/10.7554/eLife.00726.001.

Unlocking retinal regeneration in mice Zebrafish can regenerate damaged retinal tissue, but mice cannot. Hoang et al. found that tracking changes in gene expression and chromatin accessibility upon injury revealed clues as to why retinal glial cells in zebrafish could generate new neurons but the same cell type in mice could not. In zebrafish, activated Müller glial cells shift into a proliferative phase, whereas in mice, a genetic network returns the glial cells to quiescence. A few transcription factors enforce quiescence in the mouse, and disruption of these allowed Müller glia to proliferate and generate new neurons after retinal injury. Science , this issue p. eabb8598

DNA damage-activated nuclease identified Cells that experience stresses and accumulate excessive damage to DNA undergo cell death mediated by a nuclear enzyme known as PARP-1. During this process, apoptosis-inducing factor (AIF) translocates to the nucleus and activates one or more nucleases to cleave DNA. Wang et al. found that macrophage migration inhibitory factor (MIF) is an AIF-associated endonuclease that contributes to PARP-1-induced DNA fragmentation (see the Perspective by Jonas). In mouse neurons in culture, loss of MIF protected neurons from cell death caused by excessive stimulation. Targeting MIF could thus provide a therapeutic strategy against diseases in which PARP-1 activation is excessive. Science , this issue p. 82 ; see also p. 36

Histone acetyltransferases (HATs) and histone deacetylases (HDACs) conduct many critical functions through nonhistone substrates in metazoans, but only chromatin-associated nonhistone substrates are known in Saccharomyces cerevisiae. Using yeast proteome microarrays, we identified and validated many nonchromatin substrates of the essential nucleosome acetyltransferase of H4 (NuA4) complex. Among these, acetylation sites (Lys19 and 514) of phosphoenolpyruvate carboxykinase (Pck1p) were determined by tandem mass spectrometry. Acetylation at Lys514 was crucial for enzymatic activity and the ability of yeast cells to grow on nonfermentable carbon sources. Furthermore, Sir2p deacetylated Pck1p both in vitro and in vivo. Loss of Pck1p activity blocked the extension of yeast chronological life span caused by water starvation. In human hepatocellular carcinoma (HepG2) cells, human Pck1 acetylation and glucose production were dependent on TIP60, the human homolog of ESA1. Our findings demonstrate a regulatory function for the NuA4 complex in glucose metabolism and life span by acetylating a critical metabolic enzyme.