Abstract

 TRAF6 is a signal transducer in the NF-κB pathway that activates IκB kinase (IKK) in response to proinflammatory cytokines. We have purified a heterodimeric protein complex that links TRAF6 to IKK activation. Peptide mass fingerprinting analysis reveals that this complex is composed of the ubiquitin conjugating enzyme Ubc13 and the Ubc-like protein Uev1A. We find that TRAF6, a RING domain protein, functions together with Ubc13/Uev1A to catalyze the synthesis of unique polyubiquitin chains linked through lysine-63 (K63) of ubiquitin. Blockade of this polyubiquitin chain synthesis, but not inhibition of the proteasome, prevents the activation of IKK by TRAF6. These results unveil a new regulatory function for ubiquitin, in which IKK is activated through the assembly of K63-linked polyubiquitin chains.

Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

We conducted the largest investigation of predisposition variants in cancer to date, discovering 853 pathogenic or likely pathogenic variants in 8% of 10,389 cases from 33 cancer types. Twenty-one genes showed single or cross-cancer associations, including novel associations of SDHA in melanoma and PALB2 in stomach adenocarcinoma. The 659 predisposition variants and 18 additional large deletions in tumor suppressors, including ATM, BRCA1, and NF1, showed low gene expression and frequent (43%) loss of heterozygosity or biallelic two-hit events. We also discovered 33 such variants in oncogenes, including missenses in MET, RET, and PTPN11 associated with high gene expression. We nominated 47 additional predisposition variants from prioritized VUSs supported by multiple evidences involving case-control frequency, loss of heterozygosity, expression effect, and co-localization with mutations and modified residues. Our integrative approach links rare predisposition variants to functional consequences, informing future guidelines of variant classification and germline genetic testing in cancer.

Ageing is a degenerative process that leads to tissue dysfunction and death. A proposed cause of ageing is the accumulation of epigenetic noise that disrupts gene expression patterns, leading to decreases in tissue function and regenerative capacity1–3. Changes to DNA methylation patterns over time form the basis of ageing clocks4, but whether older individuals retain the information needed to restore these patterns—and, if so, whether this could improve tissue function—is not known. Over time, the central nervous system (CNS) loses function and regenerative capacity5–7. Using the eye as a model CNS tissue, here we show that ectopic expression of Oct4 (also known as Pou5f1), Sox2 and Klf4 genes (OSK) in mouse retinal ganglion cells restores youthful DNA methylation patterns and transcriptomes, promotes axon regeneration after injury, and reverses vision loss in a mouse model of glaucoma and in aged mice. The beneficial effects of OSK-induced reprogramming in axon regeneration and vision require the DNA demethylases TET1 and TET2. These data indicate that mammalian tissues retain a record of youthful epigenetic information—encoded in part by DNA methylation—that can be accessed to improve tissue function and promote regeneration in vivo. Expression of three Yamanaka transcription factors in mouse retinal ganglion cells restores youthful DNA methylation patterns, promotes axon regeneration after injury, and reverses vision loss in a mouse model of glaucoma and in aged mice, suggesting that mammalian tissues retain a record of youthful epigenetic information that can be accessed to improve tissue function.

We analyzed molecular data on 2,579 tumors from The Cancer Genome Atlas (TCGA) of four gynecological types plus breast. Our aims were to identify shared and unique molecular features, clinically significant subtypes, and potential therapeutic targets. We found 61 somatic copy-number alterations (SCNAs) and 46 significantly mutated genes (SMGs). Eleven SCNAs and 11 SMGs had not been identified in previous TCGA studies of the individual tumor types. We found functionally significant estrogen receptor-regulated long non-coding RNAs (lncRNAs) and gene/lncRNA interaction networks. Pathway analysis identified subtypes with high leukocyte infiltration, raising potential implications for immunotherapy. Using 16 key molecular features, we identified five prognostic subtypes and developed a decision tree that classified patients into the subtypes based on just six features that are assessable in clinical laboratories.

Previous genome-wide association studies (GWAS), conducted by our group and others, have identified loci that harbor risk variants for neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease (AD). Human disease variants are enriched for polymorphisms that affect gene expression, including some that are known to associate with expression changes in the brain. Postulating that many variants confer risk to neurodegenerative disease via transcriptional regulatory mechanisms, we have analyzed gene expression levels in the brain tissue of subjects with AD and related diseases. Herein, we describe our collective datasets comprised of GWAS data from 2,099 subjects; microarray gene expression data from 773 brain samples, 186 of which also have RNAseq; and an independent cohort of 556 brain samples with RNAseq. We expect that these datasets, which are available to all qualified researchers, will enable investigators to explore and identify transcriptional mechanisms contributing to neurodegenerative diseases.

Bioinformatics pipelines are an integral component of next-generation sequencing (NGS). Processing raw sequence data to detect genomic alterations has significant impact on disease management and patient care. Because of the lack of published guidance, there is currently a high degree of variability in how members of the global molecular genetics and pathology community establish and validate bioinformatics pipelines. Improperly developed, validated, and/or monitored pipelines may generate inaccurate results that may have negative consequences for patient care. To address this unmet need, the Association of Molecular Pathology, with organizational representation from the College of American Pathologists and the American Medical Informatics Association, has developed a set of 17 best practice consensus recommendations for the validation of clinical NGS bioinformatics pipelines. Recommendations include practical guidance for laboratories regarding NGS bioinformatics pipeline design, development, and operation, with additional emphasis on the role of a properly trained and qualified molecular professional to achieve optimal NGS testing quality.

Molecular classification of high-grade serous ovarian cancer (HGSOC) using transcriptional profiling has proven to be complex and difficult to validate across studies. We determined gene expression profiles of 174 well-annotated HGSOCs and demonstrate prognostic significance of the prespecified TCGA Network gene signatures. Furthermore, we confirm the presence of four HGSOC transcriptional subtypes using a de novo classification. Survival differed statistically significantly between de novo subtypes (log rank, P = .006) and was the best for the immunoreactive-like subtype, but statistically significantly worse for the proliferative- or mesenchymal-like subtypes (adjusted hazard ratio = 1.89, 95% confidence interval = 1.18 to 3.02, P = .008, and adjusted hazard ratio = 2.45, 95% confidence interval = 1.43 to 4.18, P = .001, respectively). More prognostic information was provided by the de novo than the TCGA classification (Likelihood Ratio tests, P = .003 and P = .04, respectively). All statistical tests were two-sided. These findings were replicated in an external data set of 185 HGSOCs and confirm the presence of four prognostically relevant molecular subtypes that have the potential to guide therapy decisions.

Summary Downregulation of the transcription factor AtMYB103 using transgenic technology results in early tapetal degeneration and pollen aberration during anther development in Arabidopsis thaliana . This paper describes the functional analysis of the AtMYB103 gene in three knock‐out mutants. Two male sterile mutants, ms188‐1 and ms188‐2 , were generated by ethyl‐methane sulfonate (EMS) mutagenesis. A map‐based cloning approach was used, and ms188 was mapped to a 95.8‐kb region on chromosome 5 containing an AtMYB103 transcription factor. Sequence analysis revealed that ms188‐1 had a pre‐mature stop codon in the AtMYB103 coding region, whereas ms188‐2 had a CCT→CTT base‐pair change in the first exon of AtMYB103 , which resulted in the replacement of a proline by a leucine residue in the R2R3 domain. The third mutant, an AtMYB103 transposon‐tagging line, also showed a male sterile phenotype. Allelism tests indicated that MS188 and AtMYB103 belong to the same locus. Cytological observation revealed defective tapetum development and altered callose dissolution in ms188 plants. Additionally, most of the microspores in mature anthers were degraded and surviving microspores lacked exine. AtMYB103 encoded an R2R3 MYB protein that is predominantly located in the nucleus. Real‐time RT‐PCR analysis indicated that the callase‐related gene A6 was regulated by AtMYB103 . Expression of the exine formation gene MS2 was not detected in mutant anthers. These results implicate that AtMYB103 plays an important role in tapetum development, callose dissolution and exine formation in A. thaliana anthers .