ABSTRACT Circumventing chemoresistance is crucial for effectively treating glioblastoma due to limited therapeutic options. The gap junction protein connexin 43 (Cx43) renders glioblastoma resistant to the frontline chemotherapy temozolomide; however, targeting Cx43 is difficult because mechanisms underlying Cx43-mediated chemoresistance remain elusive. Here we show that Cx43, but not other connexins, is highly expressed in glioblastoma and strongly correlates with poor patient prognosis and chemoresistance, making Cx43 the prime therapeutic target among all connexins. The intracellular carboxyl terminus of Cx43 binds to phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) catalytic subunit β (PIK3CB, also called PI3Kβ or p110β), thereby activating PI3K signaling independent of Cx43-channels and subsequently inducing temozolomide resistance. A combination of αCT1, a Cx43-targeting peptide inhibitor, and PIK3CB-selective inhibitors restores temozolomide sensitivity in vitro and in vivo . This study not only reveals novel mechanistic insights into chemoresistance in glioblastoma, but also demonstrates that targeting Cx43 and PIK3CB/p110β is an effective approach for overcoming chemoresistance.

Glioblastoma (GBM) is the most common primary tumor of the central nervous system. One major challenge in GBM treatment is the resistance to chemotherapy and radiotherapy observed in subpopulations of cancer cells, including GBM stem-like cells (GSCs). These cells hold the ability to self-renew or differentiate following treatment, participating in tumor recurrence. The gap junction protein connexin43 (Cx43) has complex roles in oncogenesis and we have previously demonstrated an association between Cx43 and GBM chemotherapy resistance. Here, we report, for the first time, increased direct interaction between non-junctional Cx43 with microtubules in the cytoplasm of GSCs. We hypothesize that non-junctional Cx43/microtubule complexing is critical for GSC maintenance and survival and sought to specifically disrupt this interaction while maintaining other Cx43 functions, such as gap junction formation. Using a Cx43 mimetic peptide of the carboxyl terminal tubulin-binding domain of Cx43 (JM2), we successfully ablated Cx43 interaction with microtubules in GSCs. Importantly, administration of JM2 significantly decreased GSC survival