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.

Molecular chaperones including the heat-shock protein 70-kilodalton (HSP70) family and the J-domain containing protein (JDP) co-chaperones maintain homeostatic balance in eukaryotic cells through regulation of the proteome. The expansive JDP family helps direct specific HSP70 functions, and yet loss of single JDP-encoding genes is widely tolerated by mammalian cells, suggesting a high degree of redundancy. By contrast, essential JDPs might carry out HSP70-independent functions or fill cell-context dependent, highly specialized roles within the proteostasis network. Using a genetic screen of JDPs in human cancer cell lines, we found the RNA recognition motif (RRM) containing DNAJC17 to be pan-essential and investigated the contribution of its structural domains to biochemical and cellular function. We found that the RRM exerts an auto-inhibitory effect on the ability of DNAJC17 to allosterically activate ATP hydrolysis by HSP70. The J-domain, but neither the RRM nor a distal C-terminal alpha helix are required to rescue cell viability after loss of endogenous DNAJC17 . Knockdown of DNAJC17 leads to relatively few conserved changes in the abundance of individual mRNAs, but instead deranges gene expression through exon skipping, primarily of genes involved in cell cycle progression. Concordant with cell viability experiments, the C-terminal portions of DNAJC17 are dispensable for restoring splicing and G2-M progression. Overall, our findings identify essential cellular JDPs and suggest that diversification in JDP structure extends the HSP70-JDP system to control divergent processes such as RNA splicing. Future investigations into the structural basis for auto-inhibition of the DNAJC17 J-domain and the molecular regulation of splicing by these components may provide insights on how conserved biochemical mechanisms can be programmed to fill unique, non-redundant cellular roles and broaden the scope of the proteostasis network.