The Mediator complex plays an essential and multi-faceted role in regulation of RNA polymerase II transcription in all eukaryotes. Structural analysis of yeast Mediator has provided an understanding of the conserved core of the complex and its interaction with RNA polymerase II but failed to reveal the structure of the Tail module that contains most subunits targeted by activators and repressors. Here we present a molecular model of mammalian ( Mus musculus ) Mediator, derived from a 4.0 Å resolution cryo-EM map of the complex. The mammalian Mediator structure reveals that the previously unresolved Tail module, which includes a number of metazoan specific subunits, interacts extensively with core Mediator and has the potential to influence its conformation and interactions.

The essential Mediator (MED) coactivator complex plays a well-understood role in regulation of basal transcription in all eukaryotes, but the mechanism underlying its role in activator-dependent transcription remains unknown. We investigated modulation of metazoan MED interaction with RNA polymerase II (RNA Pol II) by antagonistic effects of the MED26 subunit and the CDK8 kinase module (CKM). Biochemical analysis of CKM-MED showed that the CKM blocks binding of the RNA Pol II carboxy-terminal domain (CTD), preventing RNA Pol II interaction. This restriction is eliminated by nuclear receptor (NR) binding to CKM-MED, which enables CTD binding in a MED26-dependent manner. Cryoelectron microscopy (cryo-EM) and crosslinking-mass spectrometry (XL-MS) revealed that the structural basis for modulation of CTD interaction with MED relates to a large intrinsically disordered region (IDR) in CKM subunit MED13 that blocks MED26 and CTD interaction with MED but is repositioned upon NR binding. Hence, NRs can control transcription initiation by priming CKM-MED for MED26-dependent RNA Pol II interaction.

Eukaryotic cells tether the nucleoskeleton to the cytoskeleton via a conserved molecular bridge, called the LINC complex. The core of the LINC complex comprises SUN-domain and KASH-domain proteins that directly associate within the nuclear envelope lumen. Intra- and inter-chain disulphide bonds, along with KASH-domain protein interactions, both contribute to the tertiary and quaternary structure of vertebrate SUN-domain proteins. The significance of these bonds and the role of PDIs (protein disulphide isomerases) in LINC complex biology remains unclear. Reducing and non-reducing SDS-PAGE analyses revealed a prevalence of SUN2 homodimers in non-tumorigenic breast epithelia MCF10A cells, but not in the invasive triple-negative breast cancer MDA-MB-231 cell line. Furthermore, super-resolution microscopy revealed SUN2 staining alterations in MCF10A, but not in MDA-MB-231 nuclei, upon reducing agent exposure. While PDIA1 levels were similar in both cell lines, pharmacological inhibition of PDI activity in MDA-MB-231 cells led to SUN-domain protein down-regulation, as well as Nesprin-2 displacement from the nucleus. This inhibition also caused changes in perinuclear cytoskeletal architecture and lamin downregulation, and increased the invasiveness of PDI-inhibited MDA-MB-231 cells in space-restrictive in vitro environments, compared to untreated cells. These results emphasise the key roles of PDIs in regulating LINC complex biology, cellular architecture, biomechanics, and invasion.

Triple-negative breast cancer (TNBC) is a highly aggressive breast cancer subtype characterised by the absence of targetable hormone receptors and increased metastatic rates. As nuclear softening strongly contributes to TNBC's enhanced metastatic capacity, increasing the nuclear stiffness of TNBC cells may present a promising therapeutic avenue. Previous evidence has demonstrated the ability of Sirtuin 2 (SIRT2) inhibition to induce cytoskeletal reorganisation, a key factor in regulating nuclear mechanics. Thus, our study aimed to investigate the effect of SIRT2 inhibition on the nuclear mechanics and migratory behaviour of TNBC cells. To achieve this, SIRT2 was pharmacologically inhibited in MDA-MB-231 cells using AGK2, a SIRT2-specific inhibitor. Although SIRT2 inhibition had no effect on LINC complex composition, the AGK2-treated MDA-MB-231 cells displayed more prominent perinuclear organisations of acetylated α-tubulin, vimentin, and F-actin. Additionally, the nuclei of the AGK2-treated MDA-MB-231 cells exhibited greater resistance to collapse under osmotic shock. Scratch-wound assays also revealed that SIRT2 inhibition led to polarity defects in the MDA-MB-231 cells, while in vitro space-restrictive invasion assays highlighted their reduced migratory capacity upon AGK2 treatment. Taken together, our findings suggest that SIRT2 inhibition promotes a perinuclear cytoskeletal organisation in MDA-MB-231 cells, which enhances their nuclear rigidity and impedes their invasion through confined spaces in vitro.