Summary

 We performed the first proteogenomic study on a prospectively collected colon cancer cohort. Comparative proteomic and phosphoproteomic analysis of paired tumor and normal adjacent tissues produced a catalog of colon cancer-associated proteins and phosphosites, including known and putative new biomarkers, drug targets, and cancer/testis antigens. Proteogenomic integration not only prioritized genomically inferred targets, such as copy-number drivers and mutation-derived neoantigens, but also yielded novel findings. Phosphoproteomics data associated Rb phosphorylation with increased proliferation and decreased apoptosis in colon cancer, which explains why this classical tumor suppressor is amplified in colon tumors and suggests a rationale for targeting Rb phosphorylation in colon cancer. Proteomics identified an association between decreased CD8 T cell infiltration and increased glycolysis in microsatellite instability-high (MSI-H) tumors, suggesting glycolysis as a potential target to overcome the resistance of MSI-H tumors to immune checkpoint blockade. Proteogenomics presents new avenues for biological discoveries and therapeutic development.

The high degree of similarity between the mouse and human genomes is demonstrated through analysis of the sequence of mouse chromosome 16 (Mmu 16), which was obtained as part of a whole-genome shotgun assembly of the mouse genome. The mouse genome is about 10% smaller than the human genome, owing to a lower repetitive DNA content. Comparison of the structure and protein-coding potential of Mmu 16 with that of the homologous segments of the human genome identifies regions of conserved synteny with human chromosomes (Hsa) 3, 8, 12, 16, 21, and 22. Gene content and order are highly conserved between Mmu 16 and the syntenic blocks of the human genome. Of the 731 predicted genes on Mmu 16, 509 align with orthologs on the corresponding portions of the human genome, 44 are likely paralogous to these genes, and 164 genes have homologs elsewhere in the human genome; there are 14 genes for which we could find no human counterpart.

We undertook a comprehensive proteogenomic characterization of 95 prospectively collected endometrial carcinomas, comprising 83 endometrioid and 12 serous tumors. This analysis revealed possible new consequences of perturbations to the p53 and Wnt/β-catenin pathways, identified a potential role for circRNAs in the epithelial-mesenchymal transition, and provided new information about proteomic markers of clinical and genomic tumor subgroups, including relationships to known druggable pathways. An extensive genome-wide acetylation survey yielded insights into regulatory mechanisms linking Wnt signaling and histone acetylation. We also characterized aspects of the tumor immune landscape, including immunogenic alterations, neoantigens, common cancer/testis antigens, and the immune microenvironment, all of which can inform immunotherapy decisions. Collectively, our multi-omic analyses provide a valuable resource for researchers and clinicians, identify new molecular associations of potential mechanistic significance in the development of endometrial cancers, and suggest novel approaches for identifying potential therapeutic targets.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a highly aggressive cancer with poor patient survival. Toward understanding the underlying molecular alterations that drive PDAC oncogenesis, we conducted comprehensive proteogenomic analysis of 140 pancreatic cancers, 67 normal adjacent tissues, and 9 normal pancreatic ductal tissues. Proteomic, phosphoproteomic, and glycoproteomic analyses were used to characterize proteins and their modifications. In addition, whole-genome sequencing, whole-exome sequencing, methylation, RNA sequencing (RNA-seq), and microRNA sequencing (miRNA-seq) were performed on the same tissues to facilitate an integrated proteogenomic analysis and determine the impact of genomic alterations on protein expression, signaling pathways, and post-translational modifications. To ensure robust downstream analyses, tumor neoplastic cellularity was assessed via multiple orthogonal strategies using molecular features and verified via pathological estimation of tumor cellularity based on histological review. This integrated proteogenomic characterization of PDAC will serve as a valuable resource for the community, paving the way for early detection and identification of novel therapeutic targets.

We present a proteogenomic study of 108 human papilloma virus (HPV)-negative head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs). Proteomic analysis systematically catalogs HNSCC-associated proteins and phosphosites, prioritizes copy number drivers, and highlights an oncogenic role for RNA processing genes. Proteomic investigation of mutual exclusivity between FAT1 truncating mutations and 11q13.3 amplifications reveals dysregulated actin dynamics as a common functional consequence. Phosphoproteomics characterizes two modes of EGFR activation, suggesting a new strategy to stratify HNSCCs based on EGFR ligand abundance for effective treatment with inhibitory EGFR monoclonal antibodies. Widespread deletion of immune modulatory genes accounts for low immune infiltration in immune-cold tumors, whereas concordant upregulation of multiple immune checkpoint proteins may underlie resistance to anti-programmed cell death protein 1 monotherapy in immune-hot tumors. Multi-omic analysis identifies three molecular subtypes with high potential for treatment with CDK inhibitors, anti-EGFR antibody therapy, and immunotherapy, respectively. Altogether, proteogenomics provides a systematic framework to inform HNSCC biology and treatment.

We report a comprehensive proteogenomics analysis, including whole-genome sequencing, RNA sequencing, and proteomics and phosphoproteomics profiling, of 218 tumors across 7 histological types of childhood brain cancer: low-grade glioma (n = 93), ependymoma (32), high-grade glioma (25), medulloblastoma (22), ganglioglioma (18), craniopharyngioma (16), and atypical teratoid rhabdoid tumor (12). Proteomics data identify common biological themes that span histological boundaries, suggesting that treatments used for one histological type may be applied effectively to other tumors sharing similar proteomics features. Immune landscape characterization reveals diverse tumor microenvironments across and within diagnoses. Proteomics data further reveal functional effects of somatic mutations and copy number variations (CNVs) not evident in transcriptomics data. Kinase-substrate association and co-expression network analysis identify important biological mechanisms of tumorigenesis. This is the first large-scale proteogenomics analysis across traditional histological boundaries to uncover foundational pediatric brain tumor biology and inform rational treatment selection.

There is a lack of effective biomarkers for predicting the distant metastasis in nasopharyngeal carcinoma (NPC). We aimed to explore the expression of FAP

Thermal homeostasis is vital for mammals and is controlled by brain neurocircuits. Remarkable advances have been made in understanding how neurocircuits centered in the hypothalamic preoptic area (POA), the brain's thermoregulation center, control warm defense, whereas mechanisms by which the POA regulates cold defense remain unclear. Here, we confirmed that the pathway from the lateral parabrachial nucleus (LPB) to the POA, is critical for cold defense. Parallel to this pathway, we uncovered that a pathway from the LPB to the dorsomedial hypothalamus (DMH), namely the LPB-DMH pathway, is also essential for cold defense. Projection-specific blockings revealed that both pathways provide an equivalent and cumulative contribution to cold defense, forming a parallel circuit. Specifically, activation of the LPB-DMH pathway induced strong cold-defense responses, including increases in thermogenesis of brown adipose tissue (BAT), muscle shivering, heart rate, and physical activity. Further, we identified a subpopulation of somatostatin+ neurons in the LPB that target the DMH to promote BAT thermogenesis. Therefore, we reveal a parabrachial-hypothalamic parallel circuit in governing cold defense in mice. This not only enables resilience to hypothermia but also provides a scalable and robust network in heat production, reshaping our understanding of how neural circuits regulate essential homeostatic behaviors.

There is a relative scarcity of large-scale population studies investigating the relationship between the insulin resistance index of homeostasis model assessment (HOMA-IR) and vascular damage. Therefore, we assessed the association between HOMA-IR and vascular damage in adults aged 18 years and older in China. A total of 17,985 research subjects were included. Vascular damage markers and relevant laboratory tests were measured. HOMA-IR was calculated as (fasting insulin * fasting blood glucose)/22.5. Vascular damage included arteriosclerosis (ba-PWV > 1800 cm/s), peripheral artery disease (ABI < 0.9), and microalbuminuria (UACR > 30 mg/g). The relationship between HOMA-IR and vascular damage was analyzed using the RCS. The restricted cubic spline (RCS) analysis suggested that HOMA-IR was nonlinearly associated with arteriosclerosis (P for no-liner < 0.01), peripheral artery disease (P for no-liner < 0.01), and microalbuminuria (P for no-liner < 0.01). Further segmented regression analyses revealed that in study subjects with HOMA-IR < 5, we found that HOMA-IR was associated with an increased OR for arteriosclerosis (OR: 1.36, 95% CI (1.28, 1.45), P < 0.01), peripheral artery disease (OR: 1.33, 95% CI (1.10, 1.60), P < 0.01) and microalbuminuria (OR: 1.59, 95% CI (1.49, 1.70), P < 0.01). HOMA-IR is an independent risk factor for vascular damage, both macrovascular and microvascular. The phenomenon of saturation of HOMA-IR with vascular damage needs further investigation.