Mammalian genomes are pervasively transcribed outside mapped protein-coding genes. One class of extragenic transcription products is represented by long non-coding RNAs (lncRNAs), some of which result from Pol_II transcription of bona-fide RNA genes. Whether all lncRNAs described insofar are products of RNA genes, however, is still unclear. Here we have characterized transcription sites located outside protein-coding genes in a highly regulated response, macrophage activation by endotoxin. Using chromatin signatures, we could unambiguously classify extragenic Pol_II binding sites as belonging to either canonical RNA genes or transcribed enhancers. Unexpectedly, 70% of extragenic Pol_II peaks were associated with genomic regions with a canonical chromatin signature of enhancers. Enhancer-associated extragenic transcription was frequently adjacent to inducible inflammatory genes, was regulated in response to endotoxin stimulation, and generated very low abundance transcripts. Moreover, transcribed enhancers were under purifying selection and contained binding sites for inflammatory transcription factors, thus suggesting their functionality. These data demonstrate that a large fraction of extragenic Pol_II transcription sites can be ascribed to cis-regulatory genomic regions. Discrimination between lncRNAs generated by canonical RNA genes and products of transcribed enhancers will provide a framework for experimental approaches to lncRNAs and help complete the annotation of mammalian genomes.

The retinoblastoma protein (pRB) and its two relatives, p107 and p130, regulate development and cell proliferation in part by inhibiting the activity of E2F-regulated promoters. We have used high-density oligonucleotide arrays to identify genes in which expression changed in response to activation of E2F1, E2F2, and E2F3. We show that the E2Fs control the expression of several genes that are involved in cell proliferation. We also show that the E2Fs regulate a number of genes involved in apoptosis, differentiation, and development. These results provide possible genetic explanations to the variety of phenotypes observed as a consequence of a deregulated pRB/E2F pathway.

Cyclin D1 is a cell-cycle regulator essential for G1 phase progression and a candidate proto-oncogene implicated in pathogenesis of several human tumour types, including breast carcinomas. In spite of the accumulating genetic evidence, however, there are no data regarding abundance and properties of the cyclin D1 protein in breast cancer. We now report aberrant nuclear overexpression/accumulation of the cyclin D1 protein in about half of the 170 primary breast carcinoma specimens analyzed by monoclonal antibody immunohistochemistry, indicating that the frequency of cyclin D1 abnormalities may be considerably higher than previously deduced from DNA amplification studies. A comparison of the expression patterns in matched lesions at different stages of tumour progression revealed that the cyclin D1 protein aberration appears to reflect a relatively early event and that, when acquired by a tumour, it is maintained throughout breast cancer progression including metastatic spread. In both tumour tissues and breast cancer cell lines, the abundance of this protein shows characteristic variations consistent with a cell-cycle oscillation and the peak levels expressed in G1. In all 7 cell lines whose retinoblastoma (Rb) protein is mutant or complexed to SV40 T antigen, exceptionally low levels of cyclin D1 protein and mRNA were found. Antibody-mediated and anti-sense oligonucleotide knockout experiments demonstrate the requirement for the cell-cycle regulatory function of cyclin D1 in breast cancer lines with single or multiple copies of the gene and reveal the absence of such a requirement in the cell lines with Rb defects. Our data are consistent with the notion that the emerging "Rb-cyclin D1 pathway" represents a frequent target of oncogenic abnormalities in breast cancer.

Global transcriptional and epigenomic analyses in diverse cell types reveal that the primary action of Myc is to up- and downregulate transcription of distinct groups of genes, rather than to amplify transcription of all active genes; general RNA amplification, when observed, is better explained as an indirect consequence of Myc’s action on cellular physiology. The mammalian Myc oncoprotein is a transcription factor that binds to thousands of promoters. Two current models for Myc function propose that it is either a gene-specific regulator of transcription, or a global amplifier of all active genes. Two groups reporting in this issue of Nature present evidence in support of the idea that Myc regulates specific genes. Arianna Sabò et al. analyse Myc genomic distribution and RNA expression profiles during B-cell lymphomagenesis in mice and Susanne Walz et al. compare normal cells and Myc-transformed tumour cells. Although both groups find that Myc overexpression can result in a general increase in gene expression, the effect is an indirect one. Modulated by various other transcription factors, Myc seems to act primarily by regulating specific groups of genes. The c-myc proto-oncogene product, Myc, is a transcription factor that binds thousands of genomic loci1. Recent work suggested that rather than up- and downregulating selected groups of genes1,2,3, Myc targets all active promoters and enhancers in the genome (a phenomenon termed ‘invasion’) and acts as a general amplifier of transcription4,5. However, the available data did not readily discriminate between direct and indirect effects of Myc on RNA biogenesis. We addressed this issue with genome-wide chromatin immunoprecipitation and RNA expression profiles during B-cell lymphomagenesis in mice, in cultured B cells and fibroblasts. Consistent with long-standing observations6, we detected general increases in total RNA or messenger RNA copies per cell (hereby termed ‘amplification’)4,5 when comparing actively proliferating cells with control quiescent cells: this was true whether cells were stimulated by mitogens (requiring endogenous Myc for a proliferative response)7,8 or by deregulated, oncogenic Myc activity. RNA amplification and promoter/enhancer invasion by Myc were separable phenomena that could occur without one another. Moreover, whether or not associated with RNA amplification, Myc drove the differential expression of distinct subsets of target genes. Hence, although having the potential to interact with all active or poised regulatory elements in the genome4,5,9,10,11, Myc does not directly act as a global transcriptional amplifier4,5. Instead, our results indicate that Myc activates and represses transcription of discrete gene sets, leading to changes in cellular state that can in turn feed back on global RNA production and turnover.

Montserrat Garcia-Closas and colleagues report a meta-analysis of three genome-wide association studies for estrogen receptor (ER)-negative breast cancer, including 4,193 ER-negative breast cancer cases and 35,194 controls, with replication using the iCOGS custom genotyping array in 40 studies, including 6,514 cases and 41,455 controls. They identify four loci associated with ER-negative but not ER-positive breast cancer. Estrogen receptor (ER)-negative tumors represent 20–30% of all breast cancers, with a higher proportion occurring in younger women and women of African ancestry1. The etiology2 and clinical behavior3 of ER-negative tumors are different from those of tumors expressing ER (ER positive), including differences in genetic predisposition4. To identify susceptibility loci specific to ER-negative disease, we combined in a meta-analysis 3 genome-wide association studies of 4,193 ER-negative breast cancer cases and 35,194 controls with a series of 40 follow-up studies (6,514 cases and 41,455 controls), genotyped using a custom Illumina array, iCOGS, developed by the Collaborative Oncological Gene-environment Study (COGS). SNPs at four loci, 1q32.1 (MDM4, P = 2.1 × 10−12 and LGR6, P = 1.4 × 10−8), 2p24.1 (P = 4.6 × 10−8) and 16q12.2 (FTO, P = 4.0 × 10−8), were associated with ER-negative but not ER-positive breast cancer (P > 0.05). These findings provide further evidence for distinct etiological pathways associated with invasive ER-positive and ER-negative breast cancers.

Understanding the role of epigenetic modifications, e.g. DNA methylation, in the process of aging requires the characterization of methylation patterns in large cohorts. We analysed >480 000 CpG sites using Infinium HumanMethylation450 BeadChip (Illumina) in whole blood DNA of 965 participants of a population-based cohort study aged between 50 and 75 years. In an exploratory analysis in 400 individuals, 200 CpG sites with the highest Spearman correlation coefficients for the association between methylation and age were identified. Of these 200 CpGs, 162 were significantly associated with age, which was verified in an independent cohort of 498 individuals using mixed linear regression models adjusted for gender, smoking behaviour, age-related diseases and random batch effect and corrected for multiple testing by Bonferroni. In another independent cohort of 67 individuals without history of major age-related diseases and with a follow-up of 8 years, we observed a gain in methylation at 96% (52%, significant) of the positively age-associated CpGs and a loss at all (89%, significant) of the negatively age-associated CpGs in each individual while getting 8 years older. A regression model for age prediction based on 17 CpGs as predicting variables explained 71% of the variance in age with an average accuracy of 2.6 years. In comparison with cord blood samples obtained from the Ulm Birth Cohort Study, we observed a more than 2-fold change in mean methylation levels from birth to older age at 86 CpGs. We were able to identify 65 novel CpG sites with significant association of methylation with age.