In this study, we present integrated quantitative proteome, transcriptome, and methylome analyses of hematopoietic stem cells (HSCs) and four multipotent progenitor (MPP) populations. From the characterization of more than 6,000 proteins, 27,000 transcripts, and 15,000 differentially methylated regions (DMRs), we identified coordinated changes associated with early differentiation steps. DMRs show continuous gain or loss of methylation during differentiation, and the overall change in DNA methylation correlates inversely with gene expression at key loci. Our data reveal the differential expression landscape of 493 transcription factors and 682 lncRNAs and highlight specific expression clusters operating in HSCs. We also found an unexpectedly dynamic pattern of transcript isoform regulation, suggesting a critical regulatory role during HSC differentiation, and a cell cycle/DNA repair signature associated with multipotency in MPP2 cells. This study provides a comprehensive genome-wide resource for the functional exploration of molecular, cellular, and epigenetic regulation at the top of the hematopoietic hierarchy.

Highlights•Myc-depleted ESCs exhibit reversible biosynthetic dormancy and proliferation arrest•Myc expression is strongly reduced in hormonally induced diapause embryos•Myc mutant ESCs and diapause embryos have similar expression signatures•Myc depletion induces a reversible, pluripotent diapause-like state in blastocystsSummaryMouse embryonic stem cells (ESCs) are maintained in a naive ground state of pluripotency in the presence of MEK and GSK3 inhibitors. Here, we show that ground-state ESCs express low Myc levels. Deletion of both c-myc and N-myc (dKO) or pharmacological inhibition of Myc activity strongly decreases transcription, splicing, and protein synthesis, leading to proliferation arrest. This process is reversible and occurs without affecting pluripotency, suggesting that Myc-depleted stem cells enter a state of dormancy similar to embryonic diapause. Indeed, c-Myc is depleted in diapaused blastocysts, and the differential expression signatures of dKO ESCs and diapaused epiblasts are remarkably similar. Following Myc inhibition, pre-implantation blastocysts enter biosynthetic dormancy but can progress through their normal developmental program after transfer into pseudo-pregnant recipients. Our study shows that Myc controls the biosynthetic machinery of stem cells without affecting their potency, thus regulating their entry and exit from the dormant state.Graphical abstract