ABSTRACT Sublethal cell damage can trigger a complex adaptive program known as senescence, characterized by growth arrest, resistance to apoptosis, and a senescence-associated secretory phenotype (SASP). As senescent cells accumulating in aging organs are linked to many age-associated diseases, senotherapeutic strategies are actively sought to eliminate them. Here, a whole-genome CRISPR knockout screen revealed that proteins in the YAP-TEAD pathway influenced senescent cell viability. Accordingly, treating senescent cells with a drug that inhibited this pathway, Verteporfin (VPF), selectively triggered apoptotic cell death and derepressed DDIT4, in turn inhibiting mTOR. Reducing mTOR function in senescent cells diminished endoplasmic reticulum (ER) biogenesis, causing ER stress and apoptosis due to high demands on ER function by the SASP. Importantly, VPF treatment decreased senescent cell numbers in the organs of old mice and mice exhibiting doxorubicin-induced senescence. We present a novel senolytic strategy that eliminates senescent cells by hindering ER activity required for SASP production.

ABSTRACT Pten and p53 are two of the most frequently mutated tumor suppressor genes in endometrial cancer. However, the functional consequences and histopathological manifestation of concomitant p53 and Pten loss of function alterations in the development of endometrial cancer is still controversial. Here, we demonstrate that simultaneous Pten and p53 deletion is sufficient to cause epithelial to mesenchymal transition phenotype in endometrial organoids. By a novel TAT-fused Cre intravaginal delivery method, we achieved local ablation of both p53 and Pten specifically in the uterus. These mice developed high-grade endometrial carcinomas and a high percentage of uterine carcinosarcomas resembling those found in humans. To further demonstrate that carcinosarcomas arise from epithelium, double Pten/p53 deficient epithelial cells were mixed with wild type stromal and myometrial cells and subcutaneously transplanted to Scid mice. All xenotransplants resulted in the development of uterine carcinosarcomas displaying high nuclear pleomorphism and metastatic potential. Accordingly, in vivo CRISPR/Cas9 disruption of Pten and p53 also triggered the development of metastatic carcinosarcomas. Our results unfadingly demonstrate that simultaneous deletion of p53 and Pten in endometrial epithelial cells is enough to trigger epithelial to mesenchymal transition that is consistently translated to the formation of uterine carcinosarcomas in vivo.

Microorganisms evolved adaptive responses that enable them to survive stressful challenges in ever changing environments by adjusting metabolism through the modulation of gene expression, protein levels and activity, and flow of metabolites. More frequent challenges allow natural selection ampler opportunities to select from a larger number of phenotypes that are compatible with survival. Understanding the causal relationships between physiological and metabolic requirements that are needed for cellular stress adaptation and gene expression changes that are used by organisms to achieve those requirements may have a significant impact in our ability to interpret and/or guide evolution. Here, we study those causal relationships during heat shock adaptation in the yeast Saccharomyces cerevisiae. We do so by combining dozens of independent experiments measuring whole genome gene expression changes during stress response with a nonlinear simplified kinetic model of central metabolism. This combination is used to create a quantitative, multidimensional, genotype-to-phenotype mapping of the metabolic and physiological requirements that enable cell survival to the feasible changes in gene expression that modulate metabolism to achieve those requirements. Our results clearly show that the feasible changes in gene expression that enable survival to heat shock are specific for this stress. In addition, they suggest that genetic programs for adaptive responses to desiccation/rehydration and to pH shifts might be selected by physiological requirements that are qualitatively similar, but quantitatively different to those for heat shock adaptation. In contrast, adaptive responses to other types of stress do not appear to be constrained by the same qualitative physiological requirements. Our model also explains at the mechanistic level how evolution might find different sets of changes in gene expression that lead to metabolic adaptations that are equivalent in meeting physiological requirements for survival. Finally, our results also suggest that physiological requirements for heat shock adaptation might be similar between unicellular ascomycetes that live in similar environments. Our analysis is likely to be scalable to other adaptive response and might inform efforts in developing biotechnological applications to manipulate cells for medical, biotechnological, or synthetic biology purposes.

Genes of the Sprouty family (Spry1-4) are feedback inhibitors of receptor tyrosine kinases, especially of Ret and the FGF receptors. As such, they play distinct and overlapping roles in embryo morphogenesis and are considered to be tumor suppressors in adult life. Genetic experiments in mice have defined in great detail the role of these genes during embryonic development, however their function in adult mice is less clearly established. Here we generate adult-onset, whole body Spry1/2/4 triple knockout mice. Tumor incidence in triple mutant mice is comparable to that of wild type littermates of up to one year of age, indicating that Sprouty loss per se is not sufficient to initiate tumorigenesis. On the other hand, triple knockout mice do not gain weight as they age, show less visceral fat, and have lower plasma glucose levels than wild type littermates, despite showing similar food intake and slightly reduced motor function. They also show alopecia, eyelid inflammation, and mild hyperthyroidism. Finally, triple knockout mice present phosphaturia and hypophosphatemia, suggesting exacerbated signaling downstream of FGF23. In conclusion, triple knockout mice develop a series of endocrine abnormalities but do not show increased tumor incidence.

ABSTRACT Genes of the Sprouty family (Spry1-4) are feedback inhibitors of receptor tyrosine kinases, especially of Ret and the FGF receptors. As such, they play distinct and overlapping roles in embryo morphogenesis and are considered to be tumor suppressors in adult life. Genetic experiments in mice have defined in great detail the role of these genes during embryonic development, however their function in adult mice is less clearly established. Here we generate adult-onset, whole body Spry1/2/4 triple knockout mice. Tumor incidence in triple mutant mice is comparable to that of wild type littermates of up to one year of age, indicating that Sprouty loss per se is not sufficient to initiate tumorigenesis. On the other hand, triple knockout mice do not gain weight as they age, show less visceral fat, and have lower plasma glucose levels than wild type littermates, despite showing similar food intake and slightly reduced motor function. They also show alopecia, eyelid inflammation, and mild hyperthyroidism. Finally, triple knockout mice present phosphaturia and hypophosphatemia, suggesting exacerbated signaling downstream of FGF23. In conclusion, triple knockout mice develop a series of endocrine abnormalities but do not show increased tumor incidence.

ABSTRACT The Wolffian Ducts (WD) are paired epithelial tubules central to the development of the mammalian genitourinary tract. Outgrowths from the WD known as the ureteric buds (UB) generate the collecting ducts of the kidney. Later during development, the caudal portion of the WD will form the vas deferens, epididymis and seminal vesicle in males, and will degenerate in females. While the genetic pathways controlling the development of the UB are firmly established, less is known about those governing development of WD portions caudal to the UB. Sprouty proteins are inhibitors of receptor tyrosine kinase (RTK) signaling in vivo. We have recently shown that homozygous mutation of a conserved tyrosine (Tyr53) of Spry1 results in UB defects indistinguishable from that of Spry1 null mice. Here we show that heterozygosity for the Spry1 Y53A allele causes caudal WD developmental defects consisting on ectopically branched seminal vesicles in males and persistent WD in females, without affecting kidney development. Detailed analysis reveals that this phenotype also occurs in Spry1 +/- mice but with a much lower penetrance, indicating that removal of tyrosine 53 generates a dominant negative mutation in vivo. Supporting this notion, concomitant deletion of one allele of Spry1 and Spry2 also recapitulates the genital phenotype of Spry1 Y53A/+ mice with high penetrance. Mechanistically, we show that unlike the effects of Spry1 in kidney development, these caudal WD defects are independent of Ret signaling, but can be completely rescued by lowering the genetic dosage of Fgf10. In conclusion, mutation of tyrosine 53 of Spry1 generates a dominant-negative allele that uncovers fine-tuning of caudal WD development by Sprouty genes.