Abstract Involution of the mammary gland after lactation is a dramatic example of coordinated cell death. Weaning causes distension of the alveolar structures due to the accumulation of milk, which, in turn, activates STAT3 and initiates a caspase-independent but lysosome-dependent cell death (LDCD) pathway. Although the importance of STAT3 and LDCD in early mammary involution is well established, it has not been entirely clear how milk stasis activates STAT3. In this report, we demonstrate that protein levels of the PMCA2 calcium pump are significantly downregulated within 2–4 h of experimental milk stasis. Reductions in PMCA2 expression correlate with an increase in cytoplasmic calcium in vivo as measured by multiphoton intravital imaging of GCaMP6f fluorescence. These events occur concomitant with the appearance of nuclear pSTAT3 expression but prior to significant activation of LDCD or its previously implicated mediators such as LIF, IL6, and TGFβ3, all of which appear to be upregulated by increased intracellular calcium. We further demonstrate that increased intracellular calcium activates STAT3 by inducing degradation of its negative regulator, SOCS3. We also observed that milk stasis, loss of PMCA2 expression and increased intracellular calcium levels activate TFEB, an important regulator of lysosome biogenesis through a process involving inhibition of CDK4/6 and cell cycle progression. In summary, these data suggest that intracellular calcium serves as an important proximal biochemical signal linking milk stasis to STAT3 activation, increased lysosomal biogenesis, and lysosome-mediated cell death.

Forkhead box protein A1 (FOXA1), a pioneering transcriptional factor known for its critical roles in prostate and ERα–positive breast cancer, is also expressed in human epidermal growth factor receptor-2 (HER2/ErbB2)-positive breast cancers. However, its role in HER2-pos tumors is less well understood. Here we investigate the function of FOXA1 in HER2/ErbB2-positive breast cancers. The loss of FOXA1 was associated with a marked decrease in the viability of HER2-positive and HER2 amplified cell lines, suggesting a pivotal involvement of FOXA1 in these breast cancers. Employing patient-derived single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics, we demonstrate that FOXA1 is co-expressed with ErbB2 in HER2-positive breast cancers. Suppression of FOXA1 expression led to the reduction of HER2 expression and signaling. Chromatin Immunoprecipitation Sequencing (ChIP-seq) and Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing (ATAC-seq) identified FOXA1 binding motifs in the ErbB2 promoter and regulatory element regions, which controlled ErbB2 gene expression. Notably, FOXA1 knockdown was observed to enhance Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT) signaling and impede luminal tumor differentiation. Furthermore, we find that FOXA1 and TRPS1 combine to regulate TEAD/YAP-TAZ activity. Taken together, these findings highlight the essential role of FOXA1 in maintaining HER2 expression and a luminal cell phenotype in HER2-positive breast cancers.

Metastasis is the leading cause of cancer-related mortality. Paneth cells provide stem cell niche factors in homeostatic conditions, but the underlying mechanisms of cancer stem cell niche development are unclear. Here we report that Dickkopf-2 (DKK2) is essential for the generation of cancer cells with Paneth cell properties during colon cancer metastasis. Splenic injection of

Abstract Involution of the mammary gland after lactation is a dramatic example of coordinated cell death. Weaning causes distension of the alveolar structures due to the accumulation of milk, which, in turn, activates STAT3 and initiates a caspase- independent but lysosome-dependent cell death (LDCD) pathway. Although the importance of STAT3 and LDCD in early mammary involution is well established, it has not been entirely clear how milk stasis activates STAT3. In this report, we demonstrate that protein levels of the PMCA2 calcium pump are significantly downregulated within 2- 4 hours of experimental milk stasis. Reductions in PMCA2 expression correlate with an increase in cytoplasmic calcium in vivo as measured by multiphoton intravital imaging of GCaMP6f fluorescence. These events occur concomitant with the appearance of nuclear pSTAT3 expression but prior to significant activation of LDCD or its previously implicated mediators such as LIF, IL6 and TGFβ3, all of which appear to be upregulated by increased intracellular calcium. We also observed that milk stasis, loss of PMCA2 expression and increased intracellular calcium levels activate TFEB, an important regulator of lysosome biogenesis. This is the result of increased TGFβ signaling and inhibition of cell cycle progression. Finally, we demonstrate that increased intracellular calcium activates STAT3 by inducing degradation of its negative regulator, SOCS3, a process which also appears to be mediated by TGFβ signaling. In summary, these data suggest that intracellular calcium serves as an important proximal biochemical signal linking milk stasis to STAT3 activation, increased lysosomal biogenesis, and lysosome- mediated cell death.

Metastasis is the leading cause of cancer-related mortality. Paneth cells provide stem cell niche factors in homeostatic conditions, but the underlying mechanisms of cancer stem cell niche development are unclear. Here, we report that Dickkopf-2 (DKK2) is essential for the generation of cancer cells with Paneth cell properties during colon cancer metastasis. Splenic injection of Dkk2 knockout (KO) cancer organoids into C57BL/6 mice resulted in a significant reduction of liver metastases. Transcriptome analysis showed reduction of Paneth cell markers such as lysozymes in KO organoids. Single-cell RNA sequencing analyses of murine metastasized colon cancer cells and patient samples identified the presence of lysozyme positive cells with Paneth cell properties including enhanced glycolysis. Further analyses of transcriptome and chromatin accessibility suggested hepatocyte nuclear factor 4 alpha (HNF4A) as a downstream target of DKK2. Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing analysis revealed that HNF4A binds to the promoter region of Sox9 , a well-known transcription factor for Paneth cell differentiation. In the liver metastatic foci, DKK2 knockout rescued HNF4A protein levels followed by reduction of lysozyme positive cancer cells. Taken together, DKK2-mediated reduction of HNF4A protein promotes the generation of lysozyme positive cancer cells with Paneth cell properties in the metastasized colon cancers.