While N6-methyladenosine (m6A), the most abundant internal modification in eukaryotic mRNA, is linked to cell differentiation and tissue development, the biological significance of m6A modification in mammalian glial development remains unknown. Here, we identify a novel m6A reader, Prrc2a (Proline rich coiled-coil 2 A), which controls oligodendrocyte specification and myelination. Nestin-Cre-mediated knockout of Prrc2a induces significant hypomyelination, decreased lifespan, as well as locomotive and cognitive defects in a mouse model. Further analyses reveal that Prrc2a is involved in oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) proliferation and oligodendrocyte fate determination. Accordingly, oligodendroglial-lineage specific deletion of Prrc2a causes a similar phenotype of Nestin-Cre-mediated deletion. Combining transcriptome-wide RNA-seq, m6A-RIP-seq and Prrc2a RIP-seq analysis, we find that Olig2 is a critical downstream target gene of Prrc2a in oligodendrocyte development. Furthermore, Prrc2a stabilizes Olig2 mRNA through binding to a consensus GGACU motif in the Olig2 CDS (coding sequence) in an m6A-dependent manner. Interestingly, we also find that the m6A demethylase, Fto, erases the m6A modification of Olig2 mRNA and promotes its degradation. Together, our results indicate that Prrc2a plays an important role in oligodendrocyte specification through functioning as a novel m6A reader. These findings suggest a new avenue for the development of therapeutic strategies for hypomyelination-related neurological diseases.

Hexanucleotide repeat expansion in the C9ORF72 gene is the most frequent inherited cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). The expansion results in multiple dipeptide repeat proteins, among which arginine-rich poly-GR proteins are highly toxic to neurons and decrease the rate of protein synthesis. We investigated whether the effect on protein synthesis contributes to neuronal dysfunction and degeneration. We found that the expression of poly-GR proteins inhibited global translation by perturbing translation elongation. In iPSC-differentiated neurons, the translation of transcripts with relatively slow elongation rates was further slowed, and stalled, by poly-GR. Elongation stalling increased ribosome collisions and induced a ribotoxic stress response (RSR) mediated by ZAKα that increased the phosphorylation of the kinase p38 and promoted cell death. Knockdown of ZAKα or pharmacological inhibition of p38 ameliorated poly-GR–induced toxicity and improved the survival of iPSC–derived neurons from patients with C9ORF72 -ALS/FTD. Our findings suggest that targeting the RSR may be neuroprotective in patients with ALS/FTD caused by repeat expansion in C9ORF72 .

Abstract Tumor‐specific microRNA (miRNA) imaging strategies are critical for investigating mechanisms associated with cancer progression; however, nonspecific signal leakage and false‐positive signaling limit their selectivity and efficiency. In this paper, an endogenously activated and self‐reinforced DNA lipid nanodevice (LND) for spatial‐specific and high‐contrast imaging of miRNAs in living cells and animals is presented. The LND is functionalized on cholesterol‐based lipid micelles (CLMs) containing smart response and self‐fueling DNA components that display redox‐activatable and autocatalytic miRNA probing activities, respectively. The LNDs are initially silenced and selectively activated using glutathione, an endogenous microenvironmental factor overexpressed in tumor cells, to prevent nonspecific signal leakage. Subsequently, an autocatalytic DNA circuit is used for tumor‐specific and high‐contrast miRNA imaging. It is demonstrated that robust CLM nanoparticles can be easily assembled from a cholesterol‐conjugated G‐rich DNA sequence by stirring in a buffered solution, enabling the LND to enter cells naturally. In addition, in vitro and in vivo data illustrate that the enhanced biostability of DNA components on the surface of LNDs can be realized for minimizing false‐positive signals, making the system ideal for miRNA imaging in living mice. This smart LND technique has great potential for precise biomedical imaging and clinical diagnosis.

Expansion of an intronic (GGGGCC)n repeat within the C9ORF72 gene is the most common genetic cause of both frontotemporal dementia (FTD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) (C9-FTD/ALS), characterized with aberrant repeat RNA foci and noncanonical translation-produced dipeptide repeat (DPR) protein inclusions. Here, we elucidate that the (GGGGCC)n repeat RNA co-localizes with nuclear speckles and alters their phase separation properties and granule dynamics. Moreover, the essential nuclear speckle scaffold protein SRRM2 is sequestered into the poly-GR cytoplasmic inclusions in the C9-FTD/ALS mouse model and patient postmortem tissues, exacerbating the nuclear speckle dysfunction. Impaired nuclear speckle integrity induces global exon skipping and intron retention in human iPSC-derived neurons and causes neuronal toxicity. Similar alternative splicing changes can be found in C9-FTD/ALS patient postmortem tissues. This work identified novel molecular mechanisms of global RNA splicing defects caused by impaired nuclear speckle function in C9-FTD/ALS and revealed novel potential biomarkers or therapeutic targets.