The oncoproteins MDM2 and MDMX negatively regulate the activity and stability of the tumor suppressor protein p53--a cellular process initiated by MDM2 and/or MDMX binding to the N-terminal transactivation domain of p53. MDM2 and MDMX in many tumors confer p53 inactivation and tumor survival, and are important molecular targets for anticancer therapy. We screened a duodecimal peptide phage library against site-specifically biotinylated p53-binding domains of human MDM2 and MDMX chemically synthesized via native chemical ligation, and identified several peptide inhibitors of the p53-MDM2/MDMX interactions. The most potent inhibitor (TSFAEYWNLLSP), termed PMI, bound to MDM2 and MDMX at low nanomolar affinities--approximately 2 orders of magnitude stronger than the wild-type p53 peptide of the same length (ETFSDLWKLLPE). We solved the crystal structures of synthetic MDM2 and MDMX, both in complex with PMI, at 1.6 A resolution. Comparative structural analysis identified an extensive, tightened intramolecular H-bonding network in bound PMI that contributed to its conformational stability, thus enhanced binding to the 2 oncogenic proteins. Importantly, the C-terminal residue Pro of PMI induced formation of a hydrophobic cleft in MDMX previously unseen in the structures of p53-bound MDM2 or MDMX. Our findings deciphered the structural basis for high-affinity peptide inhibition of p53 interactions with MDM2 and MDMX, shedding new light on structure-based rational design of different classes of p53 activators for potential therapeutic use.

Background. Severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) is an emerging infectious disease caused by the SFTS virus (SFTSV) with an average fatality rate of 12%. The clinical factors for death in SFTS patients remain unclear.

Development of the human brain involves processes that are not seen in many other species, but can contribute to neurodevelopmental disorders (1–4). Cerebral organoids can be used to investigate neurodevelopmental disorders in a human context but are limited by variability and low throughput. We have developed the CRISPR-human organoids-scRNA-seq (CHOOSE) system that utilizes verified pairs of gRNAs, inducible CRISPR/Cas9-based genetic disruption, and single-cell transcriptomics for pooled loss-of-function screening in mosaic organoids. Genetic perturbations of 36 high-risk autism spectrum disorder (ASD) genes related to transcriptional regulation allowed us to identify their effects on cell fate determination and discover developmental stages susceptible to ASD gene perturbations. We construct a developmental gene regulatory network (GRN) of cerebral organoids from single-cell multiomic data including transcriptome and chromatin modalities and identify ASD-associated and perturbation-enriched regulatory modules. We show that perturbing members of the BAF chromatin remodeling complex leads to an expanded population of ventral telencephalon progenitors. Specifically, the BAF subunit ARID1B controls the fate transitions of progenitors to oligodendrocyte precursor cells and interneurons, which we confirmed in patient-specific induced pluripotent stem cell (iPSC) derived organoids. Our study paves the way for phenotypically characterizing disease susceptibility genes in human organoid models with cell type, developmental trajectory, and gene regulatory network readouts.

Abstract The prevalence of highly repetitive sequences within the human Y chromosome has led to its incomplete assembly and systematic omission from genomic analyses. Here, we present long-read de novo assemblies of 43 diverse Y chromosomes spanning 180,000 years of human evolution, including two from deep-rooted African Y lineages, and report remarkable complexity and diversity in chromosome size and structure, in contrast with its low level of base substitution variation. The size of the Y chromosome assemblies varies extensively from 45.2 to 84.9 Mbp and include, on average, 81 kbp of novel sequence per Y chromosome. Half of the male-specific euchromatic region is subject to large inversions with a >2-fold higher recurrence rate compared to inversions in the rest of the human genome. Ampliconic sequences associated with these inversions further show differing mutation rates that are sequence context-dependent and some ampliconic genes show evidence for concerted evolution with the acquisition and purging of lineage-specific pseudogenes. The largest heterochromatic region in the human genome, the Yq12, is composed of alternating arrays of DYZ1 and DYZ2 repeat units that show extensive variation in the number, size and distribution of these arrays, but retain a 1:1 copy number ratio of the monomer repeats, consistent with the notion that functional or evolutionary forces are acting on this chromosomal region. Finally, our data suggests that the boundary between the recombining pseudoautosomal region 1 and the non-recombining portions of the X and Y chromosomes lies 500 kbp distal to the currently established boundary. The availability of sequence-resolved Y chromosomes from multiple individuals provides a unique opportunity for identifying new associations of specific traits with Y-chromosomal variants and garnering novel insights into the evolution and function of complex regions of the human genome.

ABSTRACT Gliomas are highly malignant brain tumors with poor prognosis and short survival. NAD + has been shown to impact multiple processes that are dysregulated in cancer; however, anti-cancer therapies targeting NAD + synthesis have been unsuccessful due to insufficient mechanistic understanding. Here we adapted a Drosophila glial neoplasia model and discovered the genetic requirement for NAD + synthase nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (NMNAT) in glioma progression in vivo and in human glioma cells. Overexpressing enzymatically active NMNAT significantly promotes glial neoplasia growth and reduces animal viability. Mechanistic analysis suggests that NMNAT interferes with DNA damage-p53-caspase-3 apoptosis signaling pathway by enhancing NAD + -dependent posttranslational modifications (PTMs) poly(ADP-ribosyl)ation (PARylation) and deacetylation of p53. Interestingly, NMNAT forms a complex with p53 and PTM enzyme PARP1 to facilitate PARylation. As PARylation and deacetylation reduce p53 pro-apoptotic activity, our results demonstrate that NMNAT promotes glioma progression through regulating p53 post-translational modifications. Our findings reveal a novel tumorigenic mechanism involving protein complex formation of p53 with NAD + synthetic enzyme NMNAT and NAD + -dependent PTM enzymes that regulates glioma growth.

Abstract Hepatocellular carcinoma (HCC) is a highly heterogeneous cancer, which limits the selectivity of prevention and treatment. Preclinical and clinical studies suggested that in patients with diabetes, prolonged use of metformin, the AMPK activator, was associated with a reduction of HCC incidence. This association promotes us to investigate the possible functions and mechanisms of metformin in HCC without diabetes backgrounds. Here, we found that several unique pathways that changed during chronic liver injury of Fah -/- mice, including glucose metabolic process and retinol metabolism. Further, metformin suppressed the tumor formation in chronic liver injury of Fah -/- mice. RNA sequencing, in vivo and in vitro experiments showed that metformin suppressed Cyp26a1 gene expression of hepatocyte. Moreover, the down-regulation of Cyp26a1 leads to the increased level of all-trans-retinoic acid (atRA), which could suppress the tumor formation in our model. On the other hand, flow multicolor analysis showed that the cell number and proportion of cancer promoting (pro-tumor) CD8 + T cells increased significantly during chronic liver injury in Fah -/- mice, and both metformin and atRA treatment could reduce the number and proportion of pro-tumor CD8 + T cells. We also found metformin decreased the Cyp26a1 expression through the AMPK/JNK/c-Jun pathway. In short, the association between the metformin and atRA may explain the commonness of their anti-tumor activities. Our findings highlight the importance of targeting the precancerous microenvironment for the prognosis, prevention and treatment of HCC.

Background Emerging evidence has demonstrated that WISP2/CCN5 is critically involved in tumorigenesis. However, the function of WISP2/CCN5 in breast cancer carcinogenesis is largely unclear. Methods we aim to explore the effects and potential mechanisms of WISP2/CCN5 on proliferation of breast cancer cells and carcinogenesis of breast cancer xenograft. Lentivirus vector with WISP2/CCN5shRNA was transfected into MCF-7, and breast cancer cells and xenograft were conducted. Effect of WISP2/CCN5 on growth and carcinogenesis of breast cancer cells and xenografts was evaluated by MTT assay and tumor volume. The relationship between WISP2/CCN5, Skp2 and p27Kip1 was detected in vitro and in vivo by RT-PCR at mRNA level and Western blotting at protein level? Results The result of MTT assay indicated that MCF-7 cell growth viability in WISP2/CCN5 gene knockdown group was significantly higher than negative vector group( P ?0.05) or control group ( P ?0.05). It suggested that knockdown of WISP2/CCN5 gene by shRNA lentivirus plasmid promoted proliferation of MCF-7 cells. The growth curves of breast cancer xenograft showed that xenografts in WISP2/CCN5 knockdown group grew more quickly than negative vector group( P ?0.05) or control group ( P ?0.05). Subsequently, the results of RT-PCR and Western blotting revealed that WISP2/CCN5 gene knockdown led to increased Skp2 and decreased p27Kip1 at mRNA and protein levels. WISP2/CCN5 exerts its inhibition on proliferation of MCF-7 cell line and suppressive functions on growth of breast carcinoma via regulation of Skp2 and p27Kip1at mRNA and protein levels. However, WISP2/CCN5 gene knockdown resulted in loss of inhibition effect on MCF-7 and breast cancer. Conclusions Our findings suggest that WISP2/CCN5 could be a useful therapeutic strategy for the treatment of breast cancer through targeting Skp2 and p27Kip1.

Tau hyper-phosphorylation and deposition into neurofibrillary tangles have been found in brains of patients with Alzheimer's disease (AD) and other tauopathies. Molecular chaperones are involved in regulating the pathological aggregation of phosphorylated Tau (pTau) and modulating disease progression. Here, we report that nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (NMNAT), a well-known NAD synthase, serves as a chaperone of pTau to prevent its amyloid aggregation in vitro as well as mitigate its pathology in a fly tauopathy model. By combining multiple approaches, we revealed that NMNAT adopts its enzymatic pocket to specifically bind the phosphorylated sites of pTau, which can be competitively disrupted by the enzymatic substrates of NMNAT. Moreover, we found that NMNAT serves as a co-chaperone of Hsp90 for the specific recognition of pTau over Tau. Our work uncovers a dedicated chaperone of pTau and suggests NMNAT as a key node between NAD metabolism and Tau homeostasis in aging and neurodegeneration.

4E-BP (eIF4E-BP) represses translation initiation by binding to the 5'cap-binding protein eIF4E and inhibiting its activity. Although 4E-BP has been shown to be important in growth control, stress response, cancer, neuronal activity and mammalian circadian rhythms, it is not understood how it preferentially represses a subset of mRNAs. We successfully used hyperTRIBE (Targets of RNA-binding proteins identified by editing) to identify in vivo 4E- BP mRNA targets in both Drosophila and mammals under conditions known to activate 4E- BP. The protein associates with specific mRNAs, and ribosome profiling data show that mTOR inhibition changes the translational efficiency of 4E-BP TRIBE targets compared to non-targets. In both systems, these targets have specific motifs and are enriched in translation-related pathways, which correlate well with the known activity of 4E-BP and suggest that it modulates the binding specificity of eIF4E and contributes to mTOR translational specificity.