Abstract We previously demonstrated that the NF-κB inhibitor IκBα binds the chromatin together with PRC2 to regulate a subset of developmental- and stem cell-related genes. This alternative function has been elusive in both physiological and disease conditions because of the predominant role of IκBα as a negative regulator of NF-κB. We here uniquely characterize specific residues of IκBα that allow the generation of separation-of-function (SOF) mutants that are defective for either NF-κB-related (SOF ΔNF-κB ) or chromatin-related (SOF ΔH2A,H4 ) activities. Expression of IκBα SOF ΔNF-κB , but not SOF ΔH2A/H4 , is sufficient to negatively regulate a specific stemness program in intestinal cells, thus rescuing the differentiation blockage imposed by IκBα deficiency. In contrast, full IκBα activity is required for regulating clonogenic/tumor-initiating activity of colorectal cancer cells. Our data indicate that SOF mutants represent an exclusive tool for studying IκBα functions in physiology and disease, and identified IκBα as a robust prognosis biomarker for human cancer.

SUMMARY Activation of the IKK kinase complex has recurrently been linked to colorectal cancer (CRC) initiation and progression. However, identification of downstream effectors other than NF-κB has remained elusive. Analysis of IKK-dependent substrates after UV-treatment revealed that BRD4 phosphorylation by IKKα is required for chromatin-binding dynamics upon damage. Moreover, IKKα induces the NF-κB-dependent transcription of LIF leading to STAT3 activation, association of BRD4 to STAT3 and recruitment to specific target genes. IKKα abrogation results in defective BRD4 and STAT3 function leading to irreparable DNA damage and apoptotic cell death upon different stimuli. Simultaneous inhibition of BRAF-dependent IKKα activity or BRD4 and the JAK/STAT pathway enhanced the therapeutic potential of 5-FU plus irinotecan in CRC cells, and is curative in a chemotherapy-resistant CRC xenograft model. Coordinated expression of LIF and IKKα is a poor prognosis marker for CRC patients. Our data uncover a functional link between IKKα, BRD4 and JAK/STAT signaling with clinical relevance.

ABSTRACT Understanding the molecular mechanisms that contribute to the appearance of chemotherapy resistant cell populations is necessary to improve cancer treatment. We have now investigated the role of β-catenin/CTNNB1 in the evolution of T-Acute Lymphoblastic Leukemia (T-ALL) patients and its involvement in therapy resistance. We have identified a specific gene signature that is directly regulated by β-catenin, TCF/LEF factors and ZBTB33/Kaiso in T-ALL cell lines, which is highly and significantly represented in 5 out of 6 refractory patients from a cohort of 40 children with T-ALL. By subsequent refinement of this gene signature, we found that a subset of β-catenin target genes involved with RNA-processing function are sufficient to segregate T-ALL refractory patients in three independent cohorts. We demonstrate the implication of β-catenin in RNA and protein synthesis in T-ALL and provide experimental evidence that β-catenin is crucial for the cellular response to chemotherapy, mainly in the cellular recovery phase after treatment. We propose that combination treatments involving chemotherapy plus β-catenin inhibitors will enhance chemotherapy response and prevent disease relapse in T-ALL patients.

Abstract Current therapy against colorectal cancer is based on DNA-damaging agents that eradicate highly proliferative malignant cells. Whether sublethal chemotherapy affects tumor cell behavior and impacts on patient outcome is primarily unstudied. We now show that sublethal chemotherapy imposes a quiescent-like state to p53 wildtype human colorectal cancer (CRC) cells that is linked to the acquisition of a fetal phenotype downstream of YAP1, similar to that observed after intestinal damage. CRC cells displaying this fetal phenotype exhibit tumor- initiating activity comparable to untreated cells but superior metastatic capacity. Notably, nuclear YAP1 accumulation, or detection of the fetal signature in tumors predict poor prognosis in CRC patients carrying p53 wildtype tumors. Collectively, our results uncover a potential adverse response of tumor cells to suboptimal chemotherapy, and identify nuclear YAP1 and fetal conversion of colorectal tumors as biomarkers for prognosis and therapy prescription. Statement of significance Chemotherapy induces a quiescent-like phenotype to colorectal cancer cells that is linked to the acquisition of a YAP1-dependent fetal signature. Notably, this signature is predictive of patient outcome in different cohorts of human colorectal cancer.

ABSTRACT 15% of colorectal cancers (CRC) cells exhibit a mucin hypersecretory phenotype, which is suggested to provide resistance to immune surveillance and chemotherapy. We now formally show that colorectal cancer cells build a barrier to chemotherapeutics by increasing mucins’ secretion. We show that low levels of KChIP3, a negative regulator of mucin secretion (Cantero-Recasens et al ., 2018), is a risk factor for CRC patients’ relapse in subset of untreated tumours. Our results also reveal that cells depleted of KChIP3 are four times more resistant (measured as cell viability and DNA damage) to chemotherapeutics 5-Fluorouracil plus Irinotecan (5-FU+iri.) compared to control cells, whereas KChIP3 overexpressing cells are 10 times more sensitive to killing by chemotherapeutics. Similar increase in tumour cell death is observed upon chemical inhibition of mucin secretion by the sodium/calcium exchanger (NCX) blockers (Mitrovic et al ., 2013). Finally, sensitivity of CRC patient-derived organoids to 5-FU+iri increases 40-fold upon mucin secretion inhibition. Reducing mucin secretion thus provides a means to control chemoresistance of mucinous colorectal cancer cells and other mucinous tumours.