Abstract Signaling pathways that control vital features of leukemic stem cells including multipotency, self-renewal, clonal expansion and quiescence remain unclear. Emerging studies illustrate critical roles for lysosomes in hematopoietic and leukemic stem cell fate. By investigating consequences of INPP4B alterations in AML, we have discovered its role in driving leukemic ‘stemness’. We observed that INPP4B is highly expressed leukemic stem cell populations and Inpp4b -deficeint leukemias demonstrate increased disease latency, reduced leukemia initiating potential which is associated with a differentiated leukemic phenotype. Molecular analyses show that Inpp4b -deficient leukemias have compromised lysosomal gene expression, lysosomal content, and lysosomal activity. Our discovery of a novel pathway linking INPP4B, lysosomal biogenesis and leukemic stemness, provides a mechanism to explain the association of high INPP4B expression with poor AML prognosis, and highlights novel patient stratification strategies and LSC-specific leukemic therapies. Key Points Our findings highlight a novel pathway linking INPP4B, lysosomal function and leukemic stemness that explains the prognostic role of INPP4B in AML. Our data reveal the utility of INPP4B as a biomarker of aggressive AML and provide a rationale to explore INPP4B and its associated function in lysosome biology as novel strategies to target LSC and AML

Receptor tyrosine kinases such as epidermal growth factor (EGF) receptor (EGFR) stimulate phosphatidylinositol 3-kinases (PI3Ks) to convert phosphaitydlinositol-4,5-bisphosophate [PtdIns(4,5)P2] into phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate [PtdIns(3,4,5)P3]. PtdIns(3,4,5)P3 then promotes various pathways leading to actin remodelling, changes in gene expression, and enhanced anabolic activity, cell survival and proliferation. In part, PtdIns(3,4,5)P3 achieves these functions by stimulating the kinase Akt, which phosphorylates numerous targets like Tsc2 and GSK3β. Overall, unchecked upregulation of PtdIns(3,4,5)P3-Akt signalling can promote tumourgenesis and cancer progression. Interestingly, 50-70% of PtdIns and PtdInsPs have stearate and arachidonate at sn-1 and sn-2 positions of glycerol, respectively, forming a species known as 38:4-PtdIns/PtdInsPs. It is thought that LCLAT1/LYCAT and MBOAT7/LPIAT1 acyltransferases are respectively responsible for enriching PtdIns with this acyl composition. We previously showed that disruption of LCLAT1 altered the acyl profile of bis-phosphorylated PtdInsPs, lowered PtdIns(4,5)P2, and perturbed endocytosis and endocytic trafficking. However, the role of LCLAT1 in receptor tyrosine kinase and PtdIns(3,4,5)P3 signaling was not explored. Here, we show that LCLAT1 silencing in MDA-MB-231 and ARPE-19 cells abated the levels of PtdIns(3,4,5)P3 in response to EGF signalling. Importantly, LCLAT1-silenced cells were also impaired for EGF-mediated Akt activation and downstream signalling, and consequently, were depressed for cell proliferation and survival. Thus, our work provides first evidence that the LCLAT1 acyltransferase supports receptor tyrosine kinase signalling through the PtdIns(3,4,5)P3-Akt axis and may represent a novel target for therapeutic development against cancers.

Aggressive solid malignancies, including pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), can exploit lysosomal exocytosis to modify the tumor microenvironment, enhance motility, and promote invasiveness. However, the molecular pathways through which lysosomal functions are co-opted in malignant cells remain poorly understood. In this study, we demonstrate that inositol polyphosphate 4-phosphatase, Type II (INPP4B) overexpression in PDAC is associated with PDAC progression. We show that INPP4B overexpression promotes peripheral dispersion and exocytosis of lysosomes resulting in increased migratory and invasive potential of PDAC cells. Mechanistically, INPP4B overexpression drives the generation of PtdIns(3,5)P2 on lysosomes in a PIKfyve-dependent manner, which directs TRPML-1 to trigger the release of calcium ions (Ca2+). Our findings offer a molecular understanding of the prognostic significance of INPP4B overexpression in PDAC through the discovery of a novel oncogenic signaling axis that orchestrates migratory and invasive properties of PDAC via the regulation of lysosomal phosphoinositide homeostasis.

MicroRNAs (miRNA) are small RNAs that function as key modulators of gene expression. Due to their promiscuity of binding, a single miRNA may regulate several genes and hence, multiple pathways simultaneously. In addition, the 3′-UTR of mRNA can be recognized by several miRNA for suppression or degradation. We built a microRNA-only Knock-out (miRKo) CRISPR/Cas-9 library to identify essential miRNA in Acute Myeloid Leukemia (AML) using OCI-AML2, OCI-AML3 and U937 cell lines as in vitro models. 10 miRNA were identified to be essential in our screen among all three cell lines: miR-19b-1, -19b-2, 29b-2, -302a, -3678, -3713, -3910-1, -4447, -4718 and -6795. By using weighted degrees of association, we identified pathway hubs that uniquely affect all 3 cell lines by integrating miRNA:mRNA networks using mirDIP and pathway analysis using pathDIP. Through the miRKo screen, network membership analyses and biological anticorrelation scoring through patient data analysis, we identified RRP2CA, RPS6KB-1, CREB1, RPM1A, MAPK10, MAP3K2, ITCH, FBX-W7, NR3C1 and XIAP as likely targets of the essential miRNA in AML; and signal transduction, apoptosis, TGF-beta signalling and MAPK signalling as candidate essential pathways in AML.