Abstract Almost 30% of lung adenocarcinomas are driven by activating KRAS mutations. The heterogeneous clinical behavior observed in these cancers could be due to the imbalance of wild-type and oncogenic KRAS alleles. However, the role of RAS dysregulation at the protein level needs to be further explored. A genome-wide global protein stability screen identified the CUL3 ubiquitin ligase adaptor LZTR1, as a major proteostatic regulator of wild-type but not mutant KRAS. In KRAS -mutant lung adenocarcinoma, shallow deletion of LZTR1 is observed in up to 50% of patients and is associated with hypoxic signatures and poorer progression-free disease survival. In a Kras -mutant lung cancer mouse model, heterozygous loss of Lztr1 promoted tumor growth, led to peritumoral vascular remodeling, and limited the response to the KRAS-G12D inhibitor MRTX1133. The vascular alteration in LZTR1 -depleted lung cancer was mediated by increased wild-type KRAS protein dosage, which promoted mTOR pathway activation and a subsequent increase in VEGFA secretion. The inhibition of the PI3K/mTOR pathway using dactolisib normalized tumor vasculature, improved drug delivery, and overcame resistance to KRAS-G12D inhibitors. In summary, the dysregulation of RAS proteostasis contributes to lung tumorigenesis, and targeting wild-type KRAS signaling is crucial to overcome intrinsic resistance to inhibitors of mutant KRAS. Significance Our study highlights the impact of RAS proteostasis on lung cancer development and progression. Vascular normalization achieved by suppressing wild-type KRAS signaling improved the delivery and response to MRTX1133 in KRAS -mutant lung cancer with shallow LZTR1 deletion.

Abstract BRCA1 is a critical tumor suppressor, mutations in which greatly increase risks for many tumors in carriers, most notably breast cancer. Luminal progenitor cells (LPs) are the currently recognized cells origin of BRCA1-deficient breast cancers. However, the reason why LPs are prone to transform with BRCA1 deficiency has not been elucidated. Here, using single-cell sequencing of human BRCA1 mutant breast cancers and RNA sequencing (RNA-seq) of BRCA1-deficient normal mammary cells, we reveal that replication stress is a feature of LPs and a driving factor during BRCA1-associated tumorigenesis. Mechanistically, replication stress and BRCA1 deficiency lead to significant upregulation of ELF3 expression. ELF3 can help suppress excessive genomic instability and promote LP transformation with BRCA1 deficiency. Moreover, ELF3 emerged as a core transcription factor regulating LP genes, leading to LP expansion. Our findings suggest that replication stress is a driving factor during BRCA1-associated tumorigenesis in luminal progenitor cells and elucidates the key role of ELF3 during this process.

In the course of sepsis, excessive inflammatory response can lead to cytokine storm. The severity of cytokine storm is closely related with poor prognosis. Dehydrozaluzanin C-derivative (DHZD) is a modified compound from Magnolia officinalis. Here, we demonstrated that DHZD ameliorated tissue damage (lung, kidney and liver) and excessive inflammatory response induced by LPS challenge or the infection of Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKP). In LPS-induced sepsis model, DHZD could reduce the secretion of inflammatory factors IL-6, TNF-α, etc. and increased the survival rate. In vitro experiments, DHZD also decreased LPS-stimulated expression of IL-6, TNF-α and MCP-1 via PI3K/Akt/p70S6K signaling pathway in macrophages, etc., might accounting for the decreased tissue damage and its protective role in vivo. Interestingly, the combined treatment group of DXM and DHZD had higher survival rate and lower level of IL-6 than those of DXM-treated group. The combination of DHZD and DXM played a synergistically role to decrease IL-6 secretion in sera. DHZD not only improved the hypothermic symptoms of acute peritonitis induced by CRKP, but also inhibited heat-killed CRKP-induced inflammatory response in macrophages. Similar to that of DXM-treated group, the proportions of phagocytic cell types, e.g., neutrophils and monocytes/macrophages in lungs were upregulated by DHZD. What’s more, the phagocytic receptor CD36 was increased by DHZD in macrophages, which was accompanied by increased bacterial phagocytosis in clathrin- and actin-dependent manner. In short, DHZD is a potential drug candidate with host-directed immunomodulatory effects during bacterial infection through increasing the numbers and the phagocytic ability of phagocytes and decreasing their inflammatory responses together.

Background: KALRN (kalirin RhoGEF kinase) is mutated in a wide range of cancers. Nevertheless, the association between KALRN mutations and the pathogenesis of cancer remains unexplored. The identification of biomarkers for cancer immunotherapy response is important considering that immunotherapies show beneficial effects only in a subset of cancer patients. Methods: We explored the correlation between KALRN mutations and anti-tumor immunity in 10 cancer cohorts from The Cancer Genome Atlas (TCGA) program by the bioinformatics approach. Moreover, we verified the findings from bioinformatics analysis by in vitro experiments. Furthermore, we explored the correlation between KALRN mutations and immunotherapy response in four cancer cohorts receiving immune checkpoint blockade therapy. Results: We found that anti-tumor immune signatures were stronger in KALRN-mutated than in KALRN-wildtype cancers. Moreover, KALRN mutations correlated with increased tumor mutation burden and the microsatellite instability or DNA damage repair deficiency genomic properties which may explain the elevated anti-tumor immunity in KALRN-mutated cancers. Furthermore, we found that PD-L1 expression was significantly upregulated in KALRN-mutated versus KALRN-wildtype cancers. The enhanced anti-tumor immune signatures and PD-L1 expression in KALRN-mutated cancers may favor the response to immune checkpoint blockade therapy in this cancer subtype, as evidenced in four cancer cohorts receiving anti-PD-1/PD-L1/ CTLA-4 immunotherapy. We further revealed that the significant association between KALRN mutations and increased anti-tumor immunity was attributed to that KALRN mutations compromised the function of KALRN target Rho GTPases on regulating DNA damage repair pathways. Conclusions: The KALRN mutation is a useful biomarker for predicting the response to immunotherapy in cancer patients.