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Inactivation of Polybromo 1 (PBRM1), a specific subunit of the PBAF chromatin remodeling complex, occurs frequently in cancer, including 40% of clear cell renal cell carcinomas (ccRCC). To identify novel therapeutic approaches to targeting PBRM1-defective cancers, we used a series of orthogonal functional genomic screens that identified PARP and ATR inhibitors as being synthetic lethal with PBRM1 deficiency. The PBRM1/PARP inhibitor synthetic lethality was recapitulated using several clinical PARP inhibitors in a series of in vitro model systems and in vivo in a xenograft model of ccRCC. In the absence of exogenous DNA damage, PBRM1-defective cells exhibited elevated levels of replication stress, micronuclei, and R-loops. PARP inhibitor exposure exacerbated these phenotypes. Quantitative mass spectrometry revealed that multiple R-loop processing factors were downregulated in PBRM1-defective tumor cells. Exogenous expression of the R-loop resolution enzyme RNase H1 reversed the sensitivity of PBRM1-deficient cells to PARP inhibitors, suggesting that excessive levels of R-loops could be a cause of this synthetic lethality. PARP and ATR inhibitors also induced cyclic GMP-AMP synthase/stimulator of interferon genes (cGAS/STING) innate immune signaling in PBRM1-defective tumor cells. Overall, these findings provide the preclinical basis for using PARP inhibitors in PBRM1-defective cancers. SIGNIFICANCE: This study demonstrates that PARP and ATR inhibitors are synthetic lethal with the loss of PBRM1, a PBAF-specific subunit, thus providing the rationale for assessing these inhibitors in patients with PBRM1-defective cancer., L'inactivation de Polybromo 1 (PBRM1), une sous-unité spécifique du complexe de remodelage de la chromatine PBAF, se produit fréquemment dans le cancer, y compris dans 40% des carcinomes rénaux à cellules claires (ccRCC). Afin d'identifier de nouvelles approches thérapeutiques pour cibler les cancers déficients en PBRM1, nous avons utilisé une série de cribles génomiques fonctionnels orthogonaux qui ont identifié les inhibiteurs PARP et ATR comme étant synthétiquement létaux en cas de déficience en PBRM1. La létalité synthétique des inhibiteurs de PBRM1/PARP a été récapitulée en utilisant plusieurs inhibiteurs cliniques de PARP dans une série de systèmes modèles in vitro et in vivo dans un modèle de xénogreffe de ccRCC. En l'absence de lésions exogènes de l'ADN, les cellules déficientes en PBRM1 présentaient des niveaux élevés de stress de réplication, de micronoyaux et de boucles R. L'exposition à un inhibiteur de PARP a exacerbé la létalité synthétique. L'exposition à un inhibiteur de PARP a exacerbé ces phénotypes. La spectrométrie de masse quantitative a révélé que plusieurs facteurs de traitement des boucles R étaient régulés à la baisse dans les cellules tumorales défectueuses de PBRM1. L'expression exogène de l'enzyme de résolution des boucles R, la RNase H1, a inversé la sensibilité des cellules PBRM1 déficientes aux inhibiteurs de la PARP, ce qui suggère que des niveaux excessifs de boucles R pourraient être une cause de cette létalité synthétique. Les inhibiteurs de PARP et d'ATR ont également induit une signalisation immunitaire innée de type GMP cyclique-AMP synthase/stimulateur des gènes de l'interféron (cGAS/STING) dans les cellules tumorales déficientes en PBRM1. Dans l'ensemble, ces résultats fournissent une base préclinique pour l'utilisation des inhibiteurs de PARP dans les cancers déficients en PBRM1. SIGNIFICATION : Cette étude démontre que les inhibiteurs de PARP et d'ATR sont synthétiquement létaux en cas de perte de PBRM1, une sous-unité spécifique du PBAF, ce qui justifie l'évaluation de ces inhibiteurs chez les patients atteints d'un cancer déficient en PBRM1.

Summary Actively transcribed regions of the genome are vulnerable to genomic instability. Recently, it was discovered that transcription is repressed in response to neighboring DNA double-strand breaks (DSBs). It is not known whether a failure to silence transcription flanking DSBs has any impact on DNA repair efficiency or whether chromatin remodelers contribute to the process. Here, we show that the PBAF remodeling complex is important for DSB-induced transcriptional silencing and promotes repair of a subset of DNA DSBs at early time points, which can be rescued by inhibiting transcription globally. An ATM phosphorylation site on BAF180, a PBAF subunit, is required for both processes. Furthermore, we find that subunits of the PRC1 and PRC2 polycomb group complexes are similarly required for DSB-induced silencing and promoting repair. Cancer-associated BAF180 mutants are unable to restore these functions, suggesting PBAF's role in repressing transcription near DSBs may contribute to its tumor suppressor activity., Graphical Abstract, Highlights • BAF180 contributes to double-strand break (DSB)-induced transcriptional silencing • Transcriptionally active DSBs are dependent on BAF180 for efficient repair • PcG complexes and ATM phosphorylation of BAF180 are required for these activities • Cancer-associated BAF180 mutants are unable to restore these functions, Cells silence ongoing transcription in response to a neighboring DNA double-strand break. Kakarougkas et al. show that the PBAF chromatin remodeling complex is important for this event and that failure to silence transcription leads to a delay in repair.

Polybromo 1 (PBRM1), a subunit of the PBAF chromatin-remodeling complex, is recurrently inactivated in cancer. To uncover novel synthetic lethal (SL) approaches for targeting PBRM1-defective cancers, we used a series of orthogonal functionalgenomic screens which identified SL between PBRM1 deficiency and inhibition of PARP1. This effect was elicited with clinical PARP inhibitors in vitro and in vivo and also operated when PARP inhibitors were combined with ATR inhibitors. These SL effects were characterized by pre-existing replication stress in PBRM1-defective cells and an increase in R-loops, micronuclei and tumor cell-autonomous cGAS/STING signaling in response to PARP inhibitors. Quantitative mass spectrometry indicated that PBRM1-defective cells exhibited downregulation of multiple R-loop processing factors, and exogenous expression of the R-loop resolution enzyme RNase H1 partially reversed PARP inhibitor sensitivity, providing a mechanistic rationale for the SL effects. Our data provide the preclinical basis for using PARP inhibitors in PBRM1-defective cancers.; Le polybromo 1 (PBRM1), une sous-unité du complexe PBAF remodelant la chromatine, est inactivé de manière récurrente dans le cancer. Pour découvrir de nouvelles approches létales synthétiques (SL) pour cibler les cancers défectueux PBRM1, nous avons utilisé une série de tests fonctionnels orthogonaux qui a permis d'identifier la SL entre la déficience en PBRM1 et l'inhibition de la PARP1.Cet effet a été obtenu avec des inhibiteurs cliniques de PARP in vitro et in vivo et a également fonctionné lorsque les inhibiteurs PARP ont été combinés avec les inhibiteurs ATR. Ces effets SL étaient caractérisés par un stress de réplication préexistant dans les cellules déficientes en PBRM1 et une augmentation des boucles R, des micronoyaux et des cellules tumorales - cGAS/STING autonomes en réponse aux inhibiteurs PARP. La spectrométrie de masse quantitative a indiqué que les cellules défectueuses PBRM1 présentaient une régulation à la baisse du traitement en boucle R multiple et l'expression exogène de l'enzyme de résolution de la boucle R, la RNase H1 a partiellement inversé la sensibilité aux inhibiteurs PARP, ce qui fournit une justification mécaniste des effets SL. Nos données fournissent la base préclinique de l'utilisation des inhibiteurs PARP dans les PBRM1- les cancers défectueux.

Polybromo 1 (PBRM1), a subunit of the PBAF chromatin-remodeling complex, is recurrently inactivated in cancer. To uncover novel synthetic lethal (SL) approaches for targeting PBRM1-defective cancers, we used a series of orthogonal functionalgenomic screens which identified SL between PBRM1 deficiency and inhibition of PARP1. This effect was elicited with clinical PARP inhibitors in vitro and in vivo and also operated when PARP inhibitors were combined with ATR inhibitors. These SL effects were characterized by pre-existing replication stress in PBRM1-defective cells and an increase in R-loops, micronuclei and tumor cell-autonomous cGAS/STING signaling in response to PARP inhibitors. Quantitative mass spectrometry indicated that PBRM1-defective cells exhibited downregulation of multiple R-loop processing factors, and exogenous expression of the R-loop resolution enzyme RNase H1 partially reversed PARP inhibitor sensitivity, providing a mechanistic rationale for the SL effects. Our data provide the preclinical basis for using PARP inhibitors in PBRM1-defective cancers.; Le polybromo 1 (PBRM1), une sous-unité du complexe PBAF remodelant la chromatine, est inactivé de manière récurrente dans le cancer. Pour découvrir de nouvelles approches létales synthétiques (SL) pour cibler les cancers défectueux PBRM1, nous avons utilisé une série de tests fonctionnels orthogonaux qui a permis d'identifier la SL entre la déficience en PBRM1 et l'inhibition de la PARP1.Cet effet a été obtenu avec des inhibiteurs cliniques de PARP in vitro et in vivo et a également fonctionné lorsque les inhibiteurs PARP ont été combinés avec les inhibiteurs ATR. Ces effets SL étaient caractérisés par un stress de réplication préexistant dans les cellules déficientes en PBRM1 et une augmentation des boucles R, des micronoyaux et des cellules tumorales - cGAS/STING autonomes en réponse aux inhibiteurs PARP. La spectrométrie de masse quantitative a indiqué que les cellules défectueuses PBRM1 présentaient une régulation à la baisse du traitement en boucle R multiple et l'expression exogène de l'enzyme de résolution de la boucle R, la RNase H1 a partiellement inversé la sensibilité aux inhibiteurs PARP, ce qui fournit une justification mécaniste des effets SL. Nos données fournissent la base préclinique de l'utilisation des inhibiteurs PARP dans les PBRM1- les cancers défectueux.