Cancer stem cells (CSCs) are a small but critical cell population for cancer biology since they display inherent resistance to standard therapies and give rise to metastases. Despite accruing evidence establishing a link between deregulation of epitranscriptome-related players and tumorigenic process, the role of messenger RNA (mRNA) modifications dynamic in the regulation of CSC properties remains poorly understood. Here, we show that the cytoplasmic pool of fat mass and obesity-associated protein (FTO) impedes CSC abilities in colorectal cancer through its m6Am (N6,2'-O-dimethyladenosine) demethylase activity. While m6Am is strategically located next to the m7G-mRNA cap, its biological function is not well understood and has not been addressed in cancer. Low FTO expression in patient-derived cell lines elevates m6Am level in mRNA which results in enhanced in vivo tumorigenicity and chemoresistance. Inhibition of the nuclear m6Am methyltransferase, PCIF1/CAPAM, partially reverses this phenotype. FTO-mediated regulation of m6Am marking constitutes a novel, reversible pathway controlling CSC abilities that does not involve transcriptome remodeling, but could fine-tune translation efficiency of selected m6Am marked transcripts. Altogether, our findings bring to light the first biological function of the m6Am modification and its potential adverse consequences for colorectal cancer management.

ABSTRACT Compelling evidence suggests that tumor initiating cells (TIC) are the roots of current shortcomings in advanced and metastatic cancer treatment. TIC represents a minor subpopulation of tumor cells endowed with self-renewal and multi-lineage differentiation capacity, which can disseminate and seed metastasis in distant organ. Our work identified Streptomycin (SM), a potent bactericidal antibiotic, as a new molecule capable of targeting non-adherent TIC from colon and breast cancer cell lines by inducing mitochondrial-dependent ferroptosis. SM-induced ferroptosis associates with profound alterations in mitochondrial morphology, such as swelling and cristae enlargement, coupled with hyperpolarization of mitochondrial membrane potential and production of mitochondrial ROS. The peculiar SM structure, and more particularly its aldehyde group, is essential for this mechanism. As such, the mere reduction of SM into dihydrostreptomycin abolishes its effect on TIC. This study reveals a new mechanism of action of SM that could help comprehend the molecular basis of TIC adaptation to inhospitable environments and pave the way for new treatment of advanced cancers.