Abnormalities in the STAT3 pathway are involved in the oncogenesis of several cancers. However, the mechanism by which dysregulated STAT3 signaling contributes to the progression of human colorectal cancer (CRC) has not been elucidated, nor has the role of JAK, the physiological activator of STAT3, been evaluated. To investigate the role of both JAK and STAT3 in CRC progression, we inhibited JAK with AG490 and depleted STAT3 with a SiRNA. Our results demonstrate that STAT3 and both JAK1 and 2 are involved in CRC cell growth, survival, invasion, and migration through regulation of gene expression, such as Bcl-2, p16ink4a, p21waf1/cip1, p27kip1, E-cadherin, VEGF, and MMPs. Importantly, the FAK is not required for STAT3-mediated regulation, but does function downstream of JAK. In addition, our data show that proteasome-mediated proteolysis promotes dephosphorylation of the JAK2, and consequently, negatively regulates STAT3 signaling in CRC. Moreover, immunohistochemical staining reveals that nuclear staining of phospho-STAT3 mostly presents in adenomas and adenocarcinomas, and a positive correlation is found between phospho-JAK2 immunoreactivity and the differentiation of colorectal adenocarcinomas. Therefore, our findings illustrate the biologic significance of JAK1, 2/STAT3 signaling in CRC progression and provide novel evidence that the JAK/STAT3 pathway may be a new potential target for therapy of CRC.

Background: Vitamin D exerts regulatory roles via vitamin D receptor (VDR) in mucosal immunity, host defense, and inflammation involving host factors and microbiome. Human Vdr gene variation shapes the microbiome and VDR deletion leads to dysbiosis. Low VDR expression and diminished vitamin D/VDR signaling are observed in colon cancer. Nevertheless, how intestinal epithelial VDR is involved in tumorigenesis through gut microbiota remains unknown. We hypothesized that intestinal VDR protects mice against dysbiosis via modulating the JAK/STAT pathway in tumorigenesis. To test our hypothesis, we used an azoxymethane/Dextran Sulfate Sodium-induced cancer model in intestinal VDR conditional knockout (VDRΔIEC) mice, cell cultures, stem-cell derived colonoids, and human colon cancer samples. Results: VDRΔIEC mice have higher numbers of tumors with location shifted from distal to proximal colon. Fecal microbiota analysis showed that VDR deletion leads to bacterial profile shift from normal to susceptible carcinogenesis. We found enhanced bacterial staining in mouse and human tumors. Microbial metabolites from VDRΔIEC mice showed elevated secondary bile acids, consistent with the observations in human CRC. We further identified that VDR protein bound to the Jak2 promoter, suggesting that VDR transcriptionally regulated Jak2. The JAK/STAT pathway is critical in intestinal and microbial homeostasis. Fecal samples from VDRΔIEC mice activate the STAT3 activation in human and mouse organoids. Lack of VDR led to hyperfunction of Jak2 in respond to intestinal dysbiosis. A JAK/STAT inhibitor abolished the microbiome-induced activation of STAT3. Conclusion: We provide insights into the mechanism of VDR dysfunction leading to dysbiosis and tumorigenesis. It indicates a new target - microbiome and VDR for prevention of cancer.

Autophagy is a cellular process to clear pathogens. Salmonella enterica serovar Enteritidis (S.E) has emerged as one of the most important food-borne pathogens. However, major studies still focus on Salmonella enterica serovar Typhimurium. Here, we reported that AvrA, a S. Enteritidis effector, inhibited autophagy to promote bacterial survival in the host. We found that AvrA regulates the conversion of LC3 I into LC3 II and the enrichment of lysosomes. Beclin-1, a key molecular regulator of autophagy, was decreased after AvrA expressed strain colonization. In S.E-AvrA--infected cells, we found the increases of protein levels of p-JNK and p-c-Jun and the transcription level of AP-1. AvrA-reduction of Beclin-1 protein expression is through the JNK pathway. The JNK inhibitor abolished the AvrA-reduced Beclin-1 protein expression. Moreover, we identified that the AvrA mutation C186A abolished its regulation of Beclin-1 expression. In addition AvrA protein was found interacted with Beclin-1. In organoids and infected mice, we explored the physiologically related effects and mechanism of AvrA in reducing Beclin-1 through the JNK pathway, thus attenuating autophagic responses.