XTcf-3 is a maternally expressed Xenopus homolog of the mammalian HMG box factors Tcf-1 and Lef-1. The N-terminus of XTcf-3 binds to β-catenin. Microinjection of XTcf-3 mRNA in embryos results in nuclear translocation of β-catenin. The β-catenin–XTcf-3 complex activates transcription in a transient reporter gene assay, while XTcf-3 by itself is silent. N-terminal deletion of XTcf-3 (ΔN) abrogates the interaction with β-catenin, as well as the consequent transcription activation. This dominant-negative ΔN mutant suppresses the induction of axis duplication by microinjected β-catenin. It also suppresses endogenous axis specification upon injection into the dorsal blastomeres of a 4-cell-stage embryo. We propose that signaling by β-catenin involves complex formation with XTcf-3, followed by nuclear translocation and activation of specific XTcf-3 target genes.

Mutations in APC or beta-catenin inappropriately activate the transcription factor Tcf4, thereby transforming intestinal epithelial cells. Here it is shown that one of the target genes of Tcf4 in epithelial cells is Tcf1. The most abundant Tcf1 isoforms lack a beta-catenin interaction domain. Tcf1(-/-) mice develop adenomas in the gut and mammary glands. Introduction of a mutant APC allele into these mice substantially increases the number of these adenomas. Tcf1 may act as a feedback repressor of beta-catenin-Tcf4 target genes and thus may cooperate with APC to suppress malignant transformation of epithelial cells.

Summary

 Activation of Ras proteins underlies functional decisions in diverse cell types. Two molecules, RasGRP and SOS, catalyze Ras activation in lymphocytes. Binding of active Ras to SOS' allosteric pocket markedly increases SOS' activity establishing a positive feedback loop for SOS-mediated Ras activation. Integrating in silico and in vitro studies, we demonstrate that digital signaling in lymphocytes (cells are "on" or "off") is predicated upon feedback regulation of SOS. SOS' feedback loop leads to hysteresis in the dose-response curve, which can enable a capacity to sustain Ras activation as stimuli are withdrawn and exhibit "memory" of past encounters with antigen. Ras activation via RasGRP alone is analog (graded increase in amplitude with stimulus). We describe how complementary analog (RasGRP) and digital (SOS) pathways act on Ras to efficiently convert analog input to digital output. Numerous predictions regarding the impact of our findings on lymphocyte function and development are noted.

SARS coronavirus-2 (SARS-CoV-2) is causing a global pandemic with large variation in COVID-19 disease spectrum. SARS-CoV-2 infection requires host receptor ACE2 on lung epithelium, but epithelial underpinnings of variation are largely unknown. We capitalized on comprehensive organoid assays to report remarkable variation in SARS-CoV-2 infection rates of lung organoids from different subjects. Tropism is highest for TUBA- and MUC5AC-positive organoid cells, but levels of TUBA-, MUC5A-, or ACE2- positive cells do not predict infection rate. We identify surface molecule Tetraspanin 8 (TSPAN8) as novel mediator of SARS-CoV-2 infection, which is not downregulated by this specific virus. TSPAN8 levels, prior to infection, strongly correlate with infection rate and TSPAN8-blocking antibodies diminish SARS-CoV-2 infection. We propose TSPAN8 as novel functional biomarker and potential therapeutic target for COVID-19.

Abstract Targeted therapy is effective in many tumor types including lung cancer, the leading cause of cancer mortality. Paradigm defining examples are targeted therapies directed against non-small cell lung cancer (NSCLC) subtypes with oncogenic alterations in EGFR, ALK and KRAS. The success of targeted therapy is limited by drug-tolerant tumor cells which withstand and adapt to treatment and comprise the residual disease state that is typical during treatment with clinical targeted therapies. Here, we integrate studies in patient-derived and immunocompetent lung cancer models and clinical specimens obtained from patients on targeted therapy to uncover a focal adhesion kinase (FAK)-YAP signaling axis that promotes residual disease during oncogenic EGFR-, ALK-, and KRAS-targeted therapies. FAK-YAP signaling inhibition combined with the primary targeted therapy suppressed residual drug-tolerant cells and enhanced tumor responses. This study unveils a FAK-YAP signaling module that promotes residual disease in lung cancer and mechanism-based therapeutic strategies to improve tumor response.

Abstract As SARS-CoV-2 continues to spread worldwide, tractable primary airway cell models that accurately recapitulate the cell-intrinsic response to arising viral variants are needed. Here we describe an adult stem cell-derived human airway organoid model overexpressing the ACE2 receptor that supports robust viral replication while maintaining 3D architecture and cellular diversity of the airway epithelium. ACE2-OE organoids were infected with SARS-CoV-2 variants and subjected to single-cell RNA-sequencing. NF-κB inhibitor alpha was consistently upregulated in infected epithelial cells, and its mRNA expression positively correlated with infection levels. Confocal microscopy showed more IκBα expression in infected than bystander cells, but found concurrent nuclear translocation of NF-κB that IκBα usually prevents. Overexpressing a nondegradable IκBα mutant reduced NF-κB translocation and increased viral infection. These data demonstrate the functionality of ACE2-OE organoids in SARS-CoV-2 research and identify an incomplete NF-κB feedback loop as a rheostat of viral infection that may promote inflammation and severe disease.

Abstract In the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pandemic, considerable focus has been placed on a model of viral entry into host epithelial populations, with a separate focus upon the responding immune system dysfunction that exacerbates or causes disease. We developed a precision-cut lung slice model to investigate very early host-viral pathogenesis and found that SARS-CoV-2 had a rapid and specific tropism for myeloid populations in the human lung. Infection of alveolar macrophages was partially dependent upon their expression of ACE2, and the infections were productive for amplifying virus, both findings which were in contrast with their neutralization of another pandemic virus, Influenza A virus (IAV). Compared to IAV, SARS-CoV-2 was extremely poor at inducing interferon-stimulated genes in infected myeloid cells, providing a window of opportunity for modest titers to amplify within these cells. Endotracheal aspirate samples from humans with the acute respiratory distress syndrome (ARDS) from COVID-19 confirmed the lung slice findings, revealing a persistent myeloid depot. In the early phase of SARS-CoV-2 infection, myeloid cells may provide a safe harbor for the virus with minimal immune stimulatory cues being generated, resulting in effective viral colonization and quenching of the immune system.

Abstract As SARS-CoV-2 continues to spread worldwide, tractable primary airway cell models that recapitulate the cell-intrinsic response to arising viral variants are needed. Here we describe an adult stem cell-derived human airway organoid model overexpressing the ACE2 receptor (ACE2-OE) that supports robust viral replication while maintaining 3D architecture and cellular diversity of the airway epithelium. ACE2-OE organoids were infected with SARS-CoV-2 variants and subjected to single-cell RNA-sequencing. Interferon-lambda was upregulated in cells with low-level infection while the NF-kB inhibitor alpha gene (encoding IkBa) was consistently upregulated in infected cells, and its expression positively correlated with infection levels. Confocal microscopy showed more IkBa expression in infected than bystander cells, but found concurrent nuclear translocation of NF-kB that IkBa usually prevents. Overexpressing a nondegradable IkBa mutant reduced NF-kB translocation and increased viral infection. These data demonstrate the functionality of ACE2-OE organoids in SARS-CoV-2 research and underscore that the strength of the NF-kB feedback loop in infected cells controls viral replication.