The biological functions and mechanisms of oncogenic KRASG12D (KRAS∗) in resistance to immune checkpoint blockade (ICB) therapy are not fully understood. We demonstrate that KRAS∗ represses the expression of interferon regulatory factor 2 (IRF2), which in turn directly represses CXCL3 expression. KRAS∗-mediated repression of IRF2 results in high expression of CXCL3, which binds to CXCR2 on myeloid-derived suppressor cells and promotes their migration to the tumor microenvironment. Anti-PD-1 resistance of KRAS∗-expressing tumors can be overcome by enforced IRF2 expression or by inhibition of CXCR2. Colorectal cancer (CRC) showing higher IRF2 expression exhibited increased responsiveness to anti-PD-1 therapy. The KRAS∗-IRF2-CXCL3-CXCR2 axis provides a framework for patient selection and combination therapies to enhance the effectiveness of ICB therapy in CRC.

ABSTRACT Yes-associated protein 1 (YAP1), a key player in the Hippo pathway, has been shown to play a critical role in tumor progression. However, the role of YAP1 in prostate cancer cell invasion, migration, and metastasis is not well defined. Through functional, transcriptomic, epigenomic, and proteomic analyses, we showed that prolyl hydroxylation of YAP1 plays a critical role in the suppression of cell migration, invasion, and metastasis in prostate cancer. Knockdown (KD) or knockout (KO) of YAP1 led to an increase in cell migration, invasion, and metastasis in prostate cancer cells. Microarray analysis showed that the EMT pathway was activated in Yap1 -KD cells. ChIP-seq analysis showed that YAP1 target genes are enriched in pathways regulating cell migration. Mass spectrometry analysis identified P4H prolyl hydroxylase in the YAP1 complex and YAP1 was hydroxylated at multiple proline residues. Proline-to-alanine mutations of YAP1 isoform 3 identified proline 174 as a critical residue, and its hydroxylation suppressed cell migration, invasion, and metastasis. KO of P4ha2 led to an increase in cell migration and invasion, which was reversed upon Yap1 KD. Our study identified a novel regulatory mechanism of YAP1 by which P4HA2-dependent prolyl hydroxylation of YAP1 determines its transcriptional activities and its function in prostate cancer metastasis.

Genetic interactions mediate the emergence of phenotype from genotype, but initial technologies for combinatorial genetic perturbation in mammalian cells suffer from inefficiency and are challenging to scale. Recent focus on paralog synthetic lethality in cancer cells offers an opportunity to evaluate different approaches and improve on the state of the art. Here we report a meta-analysis of CRISPR genetic interactions screens, identifying a candidate set of background-independent paralog synthetic lethals, and find that the Cas12a platform provides superior sensitivity and assay replicability. We demonstrate that Cas12a can independently target up to four genes from a single guide array, and we build on this knowledge by constructing a genome-scale library that expresses arrays of four guides per clone, a platform we call 'in4mer'. Our genome-scale human library, with only 49k clones, is substantially smaller than a typical CRISPR/Cas9 monogenic library while also targeting more than four thousand paralog pairs, triples, and quads. Proof of concept screens in four cell lines demonstrate discrimination of core and context-dependent essential genes similar to that of state-of-the-art CRISPR/Cas9 libraries, as well as detection of synthetic lethal and masking/buffering genetic interactions between paralogs of various family sizes, a capability not offered by any extant library. Importantly, the in4mer platform offers a fivefold reduction in the number of clones required to assay genetic interactions, dramatically improving the cost and effort required for these studies.