The tumor suppressor p53 is often inactivated via its interaction with endogenous inhibitors mouse double minute 4 homolog (MDM4 or MDMX) or mouse double minute 2 homolog (MDM2), which are frequently overexpressed in patients with acute myeloid leukemia (AML) and other cancers. Pharmacological disruption of both of these interactions has long been sought after as an attractive strategy to fully restore p53-dependent tumor suppressor activity in cancers with wild-type p53. Selective targeting of this pathway has thus far been limited to MDM2-only small-molecule inhibitors, which lack affinity for MDMX. We demonstrate that dual MDMX/MDM2 inhibition with a stapled α-helical peptide (ALRN-6924), which has recently entered phase I clinical testing, produces marked antileukemic effects. ALRN-6924 robustly activates p53-dependent transcription at the single-cell and single-molecule levels and exhibits biochemical and molecular biological on-target activity in leukemia cells in vitro and in vivo. Dual MDMX/MDM2 inhibition by ALRN-6924 inhibits cellular proliferation by inducing cell cycle arrest and apoptosis in cell lines and primary AML patient cells, including leukemic stem cell-enriched populations, and disrupts functional clonogenic and serial replating capacity. Furthermore, ALRN-6924 markedly improves survival in AML xenograft models. Our study provides mechanistic insight to support further testing of ALRN-6924 as a therapeutic approach in AML and other cancers with wild-type p53.

We report here that expression of the ribosomal protein, RPL22, is frequently reduced in human myelodysplastic syndrome (MDS) and acute myelogenous leukemia (AML); reduced RPL22 expression is associated with worse outcomes. Mice null for Rpl22 display characteristics of an MDS-like syndrome and develop leukemia at an accelerated rate. Rpl22-deficient mice also display enhanced hematopoietic stem cell (HSC) self-renewal and obstructed differentiation potential, which arises not from reduced protein synthesis but from increased expression of the Rpl22 target, ALOX12, an upstream regulator of fatty acid oxidation (FAO). The increased FAO mediated by Rpl22-deficiency also persists in leukemia cells and promotes their survival. Altogether, these findings reveal that Rpl22 insufficiency enhances the leukemia potential of HSC via non-canonical de-repression of its target, ALOX12, which enhances FAO, a process that may serve as a therapeutic vulnerability of Rpl22 low MDS and AML leukemia cells.RPL22 insufficiency is observed in MDS/AML and is associated with reduced survivalRpl22-deficiency produces an MDS-like syndrome and facilitates leukemogenesisRpl22-deficiency does not impair global protein synthesis by HSCRpl22 controls leukemia cell survival by non-canonical regulation of lipid oxidation eTOC: Rpl22 controls the function and transformation potential of hematopoietic stem cells through effects on ALOX12 expression, a regulator of fatty acid oxidation.

ABSTRACT Myelodysplastic syndrome (MDS) is a heterogeneous group of bone marrow stem cell disorders characterized by ineffective hematopoiesis and cytopenias, most commonly anemia. Red cell transfusion therapy for anemia in MDS results in iron overload, correlating with reduced overall survival. Whether treatment of iron overload benefits MDS patients remains controversial. We evaluate underlying iron-related pathophysiology and the effect of iron chelation using deferiprone on erythropoiesis in NUP98-HOXD13 transgenic mice, a highly penetrant well-established MDS mouse model. Our results characterize an iron overload phenotype with aberrant erythropoiesis in these mice which was reversed by deferiprone-treatment. Serum erythropoietin level decreased while erythroblast erythropoietin receptor expression increased in deferiprone-treated MDS mice. We demonstrate, for the first time, normalized expression of the iron chaperones Pcbp1 and Nco4 and increased ferritin stores in late stage erythroblasts from deferiprone-treated MDS mice, evidence of aberrant iron trafficking in MDS erythroblasts. Importantly, erythroblast ferritin is increased in response to deferiprone, correlating with decreased erythroblast ROS. Finally, we confirmed increased expression of genes involved in iron uptake, sensing, and trafficking in stem and progenitor cells from MDS patients. Taken together, our findings provide evidence that erythroblast-specific iron metabolism is a novel potential therapeutic target to reverse ineffective erythropoiesis in MDS. BRIEF SUMMARY Ineffective erythropoiesis in MDS mice correlates with aberrant iron trafficking within bone marrow erythroblasts, consistent with findings in MDS patient progenitors, reversed after iron chelation.

Acute myeloid leukemia (AML) is an aggressive hematologic malignancy that continues to have poor prognosis despite recent therapeutic advances. Venetoclax (Ven), a BCL2-inhibitor has shown a high response rate in AML; however, relapse is invariable due to mitochondrial dysregulation that includes upregulation of the antiapoptotic protein MCL1, a central mechanism of Ven resistance (Ven-res). We have previously demonstrated that the transcription factor STAT3 is upregulated in AML hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) and can be effectively targeted to induce apoptosis of these aberrant cells. We now show that overexpression of STAT3 alone is sufficient to initiate a strong AML phenotype in a transgenic murine model. Phospho-proteomic data from Ven treated AML patients show a strong correlation of high total STAT3 and phospho-STAT3 [both p-STAT3(Y705) and p-STAT3(S727)] expression with worse survival and reduced remission duration. Additionally, significant upregulation of STAT3 was observed in Ven-res cell lines, in vivo models and primary patient samples. A novel and specific degrader of STAT3 demonstrated targeted reduction of total STAT3 and resulting inhibition of its active p-STAT3(Y705) and p-STAT3(S727) forms. Treatment with the STAT3 degrader induced apoptosis in parental and Ven-res AML cell lines and decreased mitochondrial depolarisation, and thereby dependency on MCL1 in Ven-res AML cell line, as observed by BH3 profiling assay. STAT3 degrader treatment also enhanced differentiation of myeloid and erythroid colonies in Ven-res peripheral blood mononuclear cells (PBMNCs). Upregulation of p-STAT3(S727) was also associated with pronounced mitochondrial structural and functional dysfunction in Ven-res cell lines, that were restored by STAT3 degradation. Treatment with a clinical-stage STAT3 degrader, KT-333 resulted in a significant reduction in STAT3 and MCL1 protein levels within two weeks of treatment in a cell derived xenograft model of Ven-res AML. Additionally, this treatment significant improvement in the survival of a Ven-res patient-derived xenograft

Abstract Hematopoietic stem cells (HSCs) maintain the blood system through a delicate equilibrium between self-renewal and differentiation. Most hematopoietic growth factors and cytokines signal through phosphoinositide 3-kinase (PI3K) via three Class IA catalytic PI3K isoforms (P110α, β, and δ), encoded by Pik3ca, Pik3cb , and Pik3cd , respectively. The PI3K/AKT pathway is commonly activated in acute myeloid leukemia (AML), and PI3K is a common therapeutic target in cancer. However, it is not known whether PI3K is required for HSC differentiation or self-renewal. We previously demonstrated that individual PI3K isoforms are dispensable in HSCs 1,2 . To determine the redundant roles of PI3K isoforms in HSCs, we generated a triple knockout (TKO) mouse model with deletion of all three Class IA PI3K isoforms in the hematopoietic system. Surprisingly, we observed significant expansion of TKO HSCs after transplantation, with decreased differentiation capacity and impaired multilineage repopulation. Additionally, the bone marrow of TKO mice exhibited myelodysplastic features with chromosomal abnormalities. Interestingly, we found that macroautophagy (thereafter autophagy) is impaired in TKO HSCs, and that pharmacologic induction of autophagy improves their differentiation. Therefore, we have uncovered important roles for PI3K in autophagy regulation in HSCs to maintain the balance between self-renewal and differentiation.

Background & Aims: ARID1A is postulated to be a tumor suppressor gene owing to loss-of-function mutations in human pancreatic ductal adenocarcinomas (PDAC). However, its role in pancreatic pathogenesis is not clear despite recent studies using genetically engineered mouse (GEM) models. We aimed at further understanding of its direct functional role in PDAC, using a combination of GEM model, PDAC cell lines. Methods: Pancreas-specific mutant Arid1a-driven GEM model (Ptf1a-Cre;KrasG12D;Arid1af/f or "KAC") was generated by crossing Ptf1a-Cre;KrasG12D ("KC") mice with Arid1af/f mice and characterized histologically with timed necropsies. Arid1a was also deleted using CRISPR-Cas9 system in established PDAC cell lines to study the immediate effects of Arid1a loss in isogenic models. Cells lines with or without Arid1a expression were developed from respective autochthonous PDAC GEM models, compared functionally using various culture assays, and subjected to RNA-sequencing for comparative gene expression analysis. DNA damage repair was analyzed in cultured cells using immunofluorescence and COMET assay. Results: Arid1a is critical for early progression of mutant Kras-driven pre-malignant lesions into PDAC, as evident by lower Ki-67 and higher apoptosis staining in "KAC" as compared to "KC" mice. Enforced deletion of Arid1a in established PDAC cell lines caused suppression of cellular growth and migration, accompanied by compromised DNA damage repair. Despite early development of relatively indolent cystic precursor lesions called intraductal papillary mucinous neoplasms (IPMNs), a subset of "KAC" mice developed aggressive PDAC in later ages. PDAC cells obtained from older autochthonous "KAC" mice revealed epigenetic changes underlying the various compensatory mechanisms to overcome the growth suppressive effects of Arid1a loss. Conclusions: Arid1a is an essential survival gene whose loss impairs cellular growth, and thus, its expression is critical during early stages of pancreatic tumorigenesis in mouse models.

Abstract A collection of signaling and epigenetic events needs to be orchestrated for normal development of hematopoietic lineages. While mitogen-activated protein (MAP) kinases (MAPKs) and multiple epigenetic modulators have been implicated in the megakaryocytic (Mk) cell differentiation, the underlying molecular mechanisms of signaling-epigenetic crosstalk remain unclear. MAPKs are in general inactivated by dual specificity phosphatases (DUSPs), whose activities are tightly regulated by various posttranslational modifications. Using knockdown screening and single-cell transcriptional analysis, we determined that DUSP4 is the phosphatase that inactivates p38 MAPK in hematopoietic cells and serves as a key regulator to promote Mk differentiation. With the nextgeneration Bioorthogonal Profiling of Protein Methylation technology for live cells, we identified DUSP4 as a PRMT1 substrate. Mechanistically, PRMT1-mediated Arg351 methylation of DUSP4 triggers its ubiquitinylation by HUWE1 (an E3 ligase) and then degradation, which results in p38 MAPK activation and inhibition of Mk differentiation in vitro and in vivo. Interestingly, the mechanistic axis of the DUSP4 degradation and p38 activation is also associated with a transcriptional signature of immune activation and thus argues immunological roles of Mk cells. Collectively, these results demonstrate a critical role of PRMT1-mediated posttranslational modification of DUSP4 in regulation of Mk differentiation and maturation. In the context of thrombocytopenia observed in myelodysplastic syndromes (MDS), we demonstrated that high levels of p38 MAPK and PRMT1 are associated with low platelet counts and adverse prognosis, while pharmacological inhibition of p38 MAPK or PRMT1 stimulates megakaryopoiesis in MDS samples. These findings provide novel mechanistic insights into the role of the PRMT1-DUSP4-p38 axis on Mk differentiation and present a targeting strategy for treatment of thrombocytopenia associated with myeloid malignancies such as MDS.