Abstract The tumor suppressor gene TP53 is the most frequently mutated gene in various cancers. Unlike other tumor suppressors, TP53 is mostly hit by missense mutations, of which more than 2,000 have been described in cancer patients. To take advantage of TP53 mutation status for personalized therapy, a deeper knowledge of the functional ramifications of specific mutations is required as evidence of the functional heterogeneity of mutant p53 proteins mounts. Here, we report on a CRISPR-based saturation mutagenesis screen of 9,225 variants expressed from the endogenous TP53 gene locus of a cancer cell. By tracking changes in the abundance of individual variants in response to specific p53-pathway stimulation, we were able to construct high-resolution functional activity maps of the TP53 mutome, covering ∼94.5% of all cancer-associated missense mutations. The results demonstrate the impact of individual mutations on tumor cell fitness with unprecedented precision and coverage, even revealing underlying mechanisms such as apoptosis. The high discriminatory power also resolves subtle loss-of-function phenotypes and highlights a subset of mutants as particularly promising targets for pharmacological reactivation. Moreover, the data offer intriguing insight into the role of aberrant splicing and nonsense-mediated mRNA decay in clearing truncated proteins due to not only nonsense, frameshift, and splice-site mutations but also missense and synonymous mutations. Surprisingly, no missense mutation provided an immediate proliferative advantage over a null mutation. Nonetheless, cells with a missense, but not null mutations, acquired pro-metastatic properties after prolonged growth in mice, emphasizing the significance of mutant p53-directed clonal evolution in the progression of tumors towards metastasis.

Abstract The processes leading from disturbed B cell development to adult B cell progenitor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL) are poorly understood. Here, we describe Irf4 −/− mice as prone to developing BCP-ALL with age. Irf4 −/− preB-I cells exhibited impaired differentiation but enhanced proliferation in response to IL-7, along with reduced retention in the IL-7 providing bone marrow niche due to decreased CXCL12 responsiveness. Thus selected, preB-I cells acquired Jak3 mutations, probably following irregular AID activity, resulting in malignant transformation. We demonstrate heightened IL-7 sensitivity due to Jak3 mutants, devise a model to explain it and describe structural and functional similarities to Jak2 mutations often occurring in human Ph-like ALL. Finally, targeting JAK signaling with Ruxolitinib in vivo prolonged survival of mice bearing established Irf4 −/− leukemia. Intriguingly, organ infiltration including leukemic meningeosis was selectively reduced without affecting blood blast counts. In this work, we present spontaneous leukemogenesis following IRF4 deficiency with potential implications for high-risk BCP-ALL in adult humans.

Abstract Autophagy allows cells to temporarily tolerate energy stress by replenishing critical metabolites through self-digestion, thereby attenuating the cytotoxic effects of anticancer drugs that target tumor metabolism. Autophagy defects could therefore mark a metabolically vulnerable cancer state and open a therapeutic window. While mutations of autophagy genes (ATGs) are notably rare in cancer, haploinsufficiency network analyses across many cancers have shown that the autophagy pathway is frequently hit by somatic copy number losses of ATGs like MAP1LC3B/ATG8F ( LC3 ), BECN1/ATG6 (Beclin-1), and ATG10 . Here, we used CRISPR/Cas9 technology to delete increasing numbers of copies of one or more of these ATGs in non-small cell lung cancer cells and examined the effects on sensitivity to compounds targeting aerobic glycolysis, a hallmark of cancer metabolism. Whereas complete knock-out of one ATG blocked autophagy and led to profound metabolic vulnerability, this was not the case for combinations of different non-homozygous deletions. In cancer patients, the effect of ATG copy number loss was blunted at the protein level and did not lead to accumulation of p62 as a sign of reduced autophagic flux. Thus, the autophagy pathway is shown to be markedly robust and resilient, even with concomitant copy number loss of key autophagy genes.

Abstract The mutational landscape of TP53 , a tumor suppressor mutated in about half of all cancers, includes over 2,000 known missense mutations. To fully leverage TP53 mutation status for personalized medicine, a thorough understanding of the functional diversity of these mutations is essential. We conducted a deep mutational scan using saturation genome editing with CRISPR-mediated homology-directed repair to engineer 9,225 TP53 variants in cancer cells. This high-resolution approach, covering 94.5% of all cancer-associated TP53 missense mutations, precisely mapped the impact of individual mutations on tumor cell fitness, surpassing previous deep mutational scan studies in distinguishing benign from pathogenic variants. Our results revealed even subtle loss-of-function phenotypes and identified promising mutants for pharmacological reactivation. Moreover, we uncovered the roles of splicing alterations and nonsense-mediated messenger RNA decay in mutation-driven TP53 dysfunction. These findings underscore the power of saturation genome editing in advancing clinical TP53 variant interpretation for genetic counseling and personalized cancer therapy.