CXCR2 has been suggested to have both tumor-promoting and tumor-suppressive properties. Here we show that CXCR2 signaling is upregulated in human pancreatic cancer, predominantly in neutrophil/myeloid-derived suppressor cells, but rarely in tumor cells. Genetic ablation or inhibition of CXCR2 abrogated metastasis, but only inhibition slowed tumorigenesis. Depletion of neutrophils/myeloid-derived suppressor cells also suppressed metastasis suggesting a key role for CXCR2 in establishing and maintaining the metastatic niche. Importantly, loss or inhibition of CXCR2 improved T cell entry, and combined inhibition of CXCR2 and PD1 in mice with established disease significantly extended survival. We show that CXCR2 signaling in the myeloid compartment can promote pancreatic tumorigenesis and is required for pancreatic cancer metastasis, making it an excellent therapeutic target.

Abstract How is the information encoded within patterns of nerve impulses converted into diverse behavioral responses? To address this question, we conducted the largest genetic study to date of the electrophysiological and behavioral properties of synapses. Postsynaptic responses to elementary patterns of activity in the hippocampal CA1 region were measured in 58 lines of mice carrying mutations in the principal classes of excitatory postsynaptic proteins. A combinatorial molecular mechanism was identified in which distinct subsets of proteins amplified or attenuated responses across timescales from milliseconds to an hour. The same mechanism controlled the diversity and magnitude of innate and learned behavioral responses. PSD95 supercomplex proteins were central components of this synaptic machinery. The capacity of vertebrate synapses to compute activity patterns increased with genome evolution and is impaired by disease-relevant mutations. We propose that this species-conserved molecular mechanism converts the temporally encoded information in nerve impulses into the repertoire of innate and learned behavior.

Genetically encoded probes are widely used to visualize cellular processes in vitro and in vivo. Although effective in cultured cells, fluorescent protein tags and reporters are suboptimal in vivo because of poor tissue penetration and high background signal. Luciferase reporters offer improved signal-to-noise ratios but require injections of luciferin that can lead to variable responses and that limit the number and timing of data points that can be gathered. Such issues in studying the critical transcription factor p53 have limited insight on its activity in vivo during development and tissue injury responses. Here, by linking the expression of the near-infrared fluorescent protein iRFP713 to a synthetic p53-responsive promoter, we generated a knock-in reporter mouse that enabled noninvasive, longitudinal analysis of p53 activity in vivo in response to various stimuli. In the developing embryo, this model revealed the timing and localization of p53 activation. In adult mice, the model monitored p53 activation in response to irradiation and paracetamol- or CCl 4 -induced liver regeneration. After irradiation, we observed potent and sustained activation of p53 in the liver, which limited the production of reactive oxygen species (ROS) and promoted DNA damage resolution. We propose that this new reporter may be used to further advance our understanding of various physiological and pathophysiological p53 responses.

Abstract Increased protein synthesis enables proliferation of established tumors. However, how mRNA translation contributes to early tumorigenesis remains unclear. Following oncogene activation, hepatocytes enter a non-proliferative/senescent-like phase characterised by deposition of extracellular matrix (ECM) niches which then promote subsequent progression to proliferating hepatocellular carcinoma (HCC). We demonstrate that removal of eIF4A2, a negative regulator of mRNA translation, upregulates synthesis of membrane/secretory proteins. This leads to a compensatory increase of integrin degradation which, in turn, compromises generation of ECM-rich tumour initiation niches and progression to proliferating HCC. Conversely, pharmacological inhibition of mRNA translation following eIF4A2 deletion restores ECM deposition and reinstates HCC progression. Our results highlight how the way in which cells respond to dysregulated mRNA translation in early tumorigenesis influences cancer outcomes. One-Sentence Summary Enhancing rates of secretory protein synthesis during early oncogenesis retards cancer initiation by inhibiting ECM deposition.

Understanding the mechanisms that facilitate early events in metastatic seeding is key to developing therapeutic approaches to reduce metastasis, the leading cause of cancer-related death. Using whole animal screens in genetically engineered mouse models of cancer we have identified circulating metabolites associated with metastasis. Specifically, we highlight the pyrimidine uracil as a prominent metastasis-associated metabolite. Uracil is generated by neutrophils expressing the enzyme uridine phosphorylase-1 (UPP1), and neutrophil specific Upp1 expression is increased in cancer. Altered UPP1 activity influences expression of adhesion molecules on the surface of neutrophils, leading to decreased neutrophil motility in the pre-metastatic lung. Furthermore, we find that UPP1-expressing neutrophils suppress T-cell proliferation, and the UPP1 product uracil can increase fibronectin deposition in the extracellular microenvironment. Consistently, knockout or inhibition of UPP1 in mice with mammary tumours increases the number of T-cells and reduces fibronectin content in the lung and decreases the proportion of mice that develop lung metastasis. These data indicate that UPP1 influences neutrophil behaviour and extracellular matrix deposition in the lung and suggest that pharmacological targeting of this pathway could be an effective strategy to reduce metastasis.

ABSTRACT Immunotherapy is increasingly viewed as treatment of choice for lung cancer, however, clinical responses to immune checkpoint blockade remain highly unpredictable and are largely transient. A deeper mechanistic understanding of the dynamics of tumour:immune interactions is needed to drive rational development of improved treatment strategies. Progress is hampered by a paucity of autochthonous model systems in which to interrogate the 2-way interactions of immune responses to evolving tumours and vice-versa. Specifically, commonly used genetically engineered mouse models typically lack the genetic diversity needed to drive an adaptive immune response. APOBEC mutagenesis signatures are prominent in lung cancer and APOBEC activity is predicted to drive immune visibility through Cytidine deaminase activity, coupled with inaccurate DNA-repair responses. We therefore generated a CRE-inducible APOBEC3B allele, interbred with multiple oncogenic drivers of lung adenocarcinoma, and used the resulting mice to investigate the response to PD1 blockade at single cell resolution. SIGNIFICANCE Using our novel immune-visible model of KRas-driven autochthonous lung adenocarcinoma, we uncovered a surprising increase in tumour-cell expression of EGFR/ERBB ligands following treatment with α-PD1 and present evidence that transient ERBB blockade can restore immune surveillance in KRas mutant LuAd and combine effectively with immune checkpoint blockade.

Abstract Dysregulated translation is a hallmark of cancer. Targeting the translational machinery represents a therapeutic avenue which is being actively explored. eIF4A inhibitors target both eIF4A1, which promotes translation as part of the eIF4F complex, and eIF4A2, which can repress translation via the CCR4–NOT complex. While high eIF4A1 expression is associated with poor patient outcome, the role of eIF4A2 in cancer remains unclear. Furthermore, the on-target toxicity of targeting specific eIF4A paralogues in healthy tissue is under-explored. We show that while loss of either paralogue is tolerated in the wild-type intestine, eIF4A1 is specifically required to support the translational demands of oncogenic Wnt signalling. Intestinal tumourigenesis is suppressed in colorectal cancer models following loss of eIF4A1 but accelerated following loss of eIF4A2, while eIF4A inhibition with eFT226 mimics loss of eIF4A1 in these models.

Abstract Oncogenic KRAS mutations are well-described functionally and are known to drive tumorigenesis. Recent reports describe a significant prevalence of KRAS allelic imbalances or gene dosage changes in human cancers, including loss of the wild-type allele in KRAS mutant cancers. However, there is still much debate over the function of wild-type KRAS in tumour initiation, progression and therapeutic response. We have developed a genetically engineered mouse model which allows deletion of the wild-type copy of Kras in the context of an intact oncogenic Kras in colorectal cancer. We observe that in the presence of oncogenic Kras , wild-type Kras acts to restrain tumour growth. Mechanistically, deletion of wild-type Kras exacerbates oncogenic KRAS signalling through MAPK and thus drives tumour initiation. Absence of wild-type Kras potentiates the oncogenic effect of KRASG12D, while presence of wild-type Kras is associated with resistance to inhibition of MEK1/2 in KRASG12D driven tumours. Importantly, loss of wild-type Kras in oncogenic KRAS-driven aggressive tumours significantly alters tumour progression, metastasis while impacting tumour immune cell infiltration. This study demonstrates a suppressive role for wild-type Kras during colon tumour initiation and highlights the critical impact of wild-type Kras upon therapeutic response to MAPK and tumour progression in Kras mutant cancers. Highlights Wild-type KRAS suppresses mutant KRASG12D mediated proliferation and signalling in colorectal cancer models in vivo Concomitant loss of wild-type KRAS and activation of WNT signalling promotes mutant KRAS-driven tumour initiation. Wild-type KRAS promotes resistance to MAPK inhibition in KRAS mutant tumours Loss of wild-type KRAS inhibits metastasis of late-stage mutant KRAS colorectal cancer models.

Although molecular mechanisms underpinning specific behaviors have been described, whether there are mechanisms that orchestrate a behavioral repertoire is unknown. To test if the postsynaptic proteome of excitatory synapses could impart such a mechanism we conducted the largest genetic study of mammalian synapses yet undertaken. A repertoire of sixteen innate and learned behaviors was assessed from 290,850 measures in 55 lines of mutant mice carrying targeted mutations in the principal classes of postsynaptic proteins. Each innate and learned behavior used a different combination of proteins. These combinations were comprised of proteins that amplified or attenuated the magnitude of each behavioral response. All behaviors required proteins found in PSD95 supercomplexes. We show the vertebrate increase in proteome complexity drove an expansion in behavioral repertoires and generated susceptibility to a wide range of diseases. Our results reveal a molecular mechanism that generates a versatile and complex behavioral repertoire that is central to human behavioral disorders.