The receptor tyrosine kinase/PI3K/Akt/mammalian target of rapamycin (RTK/PI3K/Akt/mTOR) pathway is frequently altered in tumors. Inactivating mutations of either the TSC1 or the TSC2 tumor-suppressor genes cause tuberous sclerosis complex (TSC), a benign tumor syndrome in which there is both hyperactivation of mTOR and inhibition of RTK/PI3K/Akt signaling, partially due to reduced PDGFR expression. We report here that activation of PI3K or Akt, or deletion of phosphatase and tensin homolog (PTEN) in mouse embryonic fibroblasts (MEFs) also suppresses PDGFR expression. This was a direct effect of mTOR activation, since rapamycin restored PDGFR expression and PDGF-sensitive Akt activation in Tsc1–/– and Tsc2–/– cells. Akt activation in response to EGF in Tsc2–/– cells was also reduced. Furthermore, Akt activation in response to each of EGF, IGF, and PMA was reduced in cells lacking both PDGFRα and PDGFRβ, implying a role for PDGFR in transmission of growth signals downstream of these stimuli. Consistent with the reduction in PI3K/Akt signaling, in a nude mouse model both Tsc1–/– and Tsc2–/– cells had reduced tumorigenic potential in comparison to control cells, which was enhanced by expression of either active Akt or PDGFRβ. In conclusion, PDGFR is a major target of negative feedback regulation in cells with activated mTOR, which limits the growth potential of TSC tumors.

Multiple system atrophy (MSA) is a fatal adult-onset movement disorder with autonomic failures, especially urogenital dysfunction. The neuropathological feature of MSA is the accumulation of misfolded α-synuclein (α-Syn) in the nervous system. Here, we show that misfolded α-Syn exist in nerve terminals in detrusor (DET) and external urethral sphincter (EUS) of patients with MSA. Moreover, α-Syn preformed fibrils inoculated into the EUS or DET in TgM83+/- mice initiated the transmission of misfolded α-Syn from the lower urinary tract to brain, and these mice developed α-Syn inclusion pathology through micturition reflex pathways along with urinary dysfunction and motor impairments. These findings indicate that spreading of misfolded α-Syn from the autonomic control of the lower urinary tract to the brain via micturition reflex pathways induces autonomic failure and motor impairments. These results provide important new insights into the pathogenesis of MSA as well as highlight potential targets for early detection and therapeutics.

Alzheimer’s Disease (AD) is an irreversible, progressive syndrome characterized by neurocognitive impairment. Two neuropathological features seen in AD are extracellular amyloid plaques consisting of amyloid beta1-40 and 1-42, and intracellular neurofibrillary tangles (NFTs). For decades, neuroscience research has heavily focused on seeking to understand the primary mechanism of AD and searching for pharmacological approaches for the treatment of dementia. Three monoclonal antibodies that act against amyloid beta—aducanumab, lecanemab, and donanemab—have been approved by the Food and Drug Administration (FDA) for the treatment of mild cognitive impairment and mild AD, in addition to medications for cognitive symptom management such as acetylcholinesterase inhibitors and the N-methyl-D-aspartate (NMDA) antagonist. Further trials should focus on the combination of therapies targeting amyloid plaques and tau pathology.

Abstract Neuroblastoma (NB) can be a highly aggressive malignancy in children. However, the precise mechanisms driving NB tumorigenesis remain elusive. This study revealed the critical role of CREB phosphorylation in NB cell proliferation. By employing a CRISPR-Cas9 knockout screen targeting calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CaMK) family members, we identified the CaM kinase-like vesicle-associated (CAMKV) protein as a kinase that mediates direct phosphorylation of CREB to promote NB cell proliferation. CAMKV was found to be a transcriptional target of MYCN/MYC in NB cells. CAMKV knockout and knockdown effectively suppressed NB cell proliferation and tumor growth both in vitro and in vivo. Bioinformatic analysis revealed that high CAMKV expression is significantly correlated with poor patient survival. High-risk NB frequently had high CAMKV protein levels by Immunohistochemical staining. Integrated transcriptomic and proteomic analyses of CAMKV knockdown cells unveiled downstream targets involved in CAMKV-regulated phosphorylation and signaling pathways, many of which are linked to neural development and cancer progression. We identified small molecule inhibitors targeting CAMKV and further demonstrated the efficacy of one inhibitor in suppressing NB tumor growth and prolonging the survival of mice bearing xenografted tumors. These findings reveal a critical role for CAMKV kinase signaling in NB growth and identified CAMKV kinase as a potential therapeutic target and prognostic marker for patients with NB.

Abstract Genetic alterations in immune-related pathways are common hallmarks of cancer. However, to realize the full potential of immunotherapy, a comprehensive understanding of immune networks and how mutations impact network structure and functional output across cancer types is instrumental. Herein we systematically interrogated somatic mutations that could express neoantigens and alter immune responses in cancer patients compared to wild-type controls. To do so, we developed a network-based immunogenomics model (NIPPER) with scoring systems to prioritize critical genes and mutations eliciting differential HLA binding affinity and alternate responses to immunotherapy. These mutations are enriched in essential protein domains and often alter tumor infiltration by immune cells, affecting T cell receptor repertoire and B cell clonal expansion. Furthermore, we devised an interactome network propagation framework integrated with drug associated gene signatures to identify potential immunomodulatory drug candidates. Together, our systems-level analysis results help interpret the heterogeneous immune responses among patients, and serve as a resource for future functional studies and targeted therapeutics. Significance Cancer cells induce specific immune-related pathway perturbations by mutations, transcriptional dysregulation, and integration of multi-omics data can help identify critical molecular determinants for effective targeted therapeutics.

Abstract Somatic mutations are a major source of cancer development. Many driver mutations have been identified in protein coding regions. However, the function of mutations located in microRNAs (miRNAs) and their target binding sites along the human genome remains largely unknown. Here, we built comprehensive cancer-specific miRNA regulatory networks across 30 cancer types to systematically analyze the effect of mutations on miRNA related pathways. 3,518,261 mutations from 9,819 samples were mapped to miRNA-gene interactions (mGI), and mutations in miRNAs versus in their target genes show a mutually exclusive pattern in almost all cancer types. Using a linear regression method, we further identified 89 driver mutations in 14 cancer types that can significantly perturb miRNA regulatory networks. We find that driver mutations play their roles by altering RNA binding energy and the expression of target genes. Finally, we demonstrate that mutated driver gene targets are significantly down-regulated in cancer and function as tumor suppressors during cancer progression, suggesting potential miRNA candidates with significant clinical implications. We provide this data resource (CanVar-mGI) through a user-friendly, open-access web portal. Together, our results will facilitate novel non-coding biomarker identification and therapeutic drug design.

Mammalian brains are larger and more densely packed with neurons than reptiles, but the genetic mechanisms underlying the increased connection complexity amongst neurons are unclear. The expression diversity of clustered protocadherins (Pcdhs), which is controlled by CTCF and cohesin, is crucial for proper dendritic arborization and cortical connectivity in vertebrates. Here, we identify a highly-conserved and mammalian-restricted protein, ZFP661, that binds antagonistically at CTCF barriers at the