Complex genomic rearrangements (CGRs) consisting of two or more breakpoint junctions have been observed in genomic disorders. Recently, a chromosome catastrophe phenomenon termed chromothripsis, in which numerous genomic rearrangements are apparently acquired in one single catastrophic event, was described in multiple cancers. Here, we show that constitutionally acquired CGRs share similarities with cancer chromothripsis. In the 17 CGR cases investigated, we observed localization and multiple copy number changes including deletions, duplications, and/or triplications, as well as extensive translocations and inversions. Genomic rearrangements involved varied in size and complexities; in one case, array comparative genomic hybridization revealed 18 copy number changes. Breakpoint sequencing identified characteristic features, including small templated insertions at breakpoints and microhomology at breakpoint junctions, which have been attributed to replicative processes. The resemblance between CGR and chromothripsis suggests similar mechanistic underpinnings. Such chromosome catastrophic events appear to reflect basic DNA metabolism operative throughout an organism's life cycle.

People with diabetes feature a life-risking susceptibility to respiratory viral infection, including influenza and SARS-CoV-2 (ref. 1), whose mechanism remains unknown. In acquired and genetic mouse models of diabetes, induced with an acute pulmonary viral infection, we demonstrate that hyperglycaemia leads to impaired costimulatory molecule expression, antigen transport and T cell priming in distinct lung dendritic cell (DC) subsets, driving a defective antiviral adaptive immune response, delayed viral clearance and enhanced mortality. Mechanistically, hyperglycaemia induces an altered metabolic DC circuitry characterized by increased glucose-to-acetyl-CoA shunting and downstream histone acetylation, leading to global chromatin alterations. These, in turn, drive impaired expression of key DC effectors including central antigen presentation-related genes. Either glucose-lowering treatment or pharmacological modulation of histone acetylation rescues DC function and antiviral immunity. Collectively, we highlight a hyperglycaemia-driven metabolic-immune axis orchestrating DC dysfunction during pulmonary viral infection and identify metabolic checkpoints that may be therapeutically exploited in mitigating exacerbated disease in infected diabetics.

SUMMARY Metabolic reprogramming is critical for tumor initiation and progression. However, the exact impact of specific metabolic changes on cancer progression is poorly understood. Here, we combined multi-omics datasets of primary and metastatic clonally related clear cell renal cancer cells (ccRCC) and generated a computational tool to explore the metabolic landscape during cancer progression. We show that a VHL loss-dependent reprogramming of branched-chain amino acid catabolism is required to maintain the aspartate pool in cancer cells across all tumor stages. We also provide evidence that metastatic renal cancer cells reactivate argininosuccinate synthase (ASS1), a urea cycle enzyme suppressed in primary ccRCC, to enable invasion in vitro and metastasis in vivo . Overall, our study provides the first comprehensive elucidation of the molecular mechanisms responsible for metabolic flexibility in ccRCC, paving the way to the development of therapeutic strategies based on the specific metabolism that characterizes each tumor stage. Highlights Branched-chain amino acids catabolism is reprogrammed in ccRCC tumors BCAT-dependent transamination supplies nitrogen for de novo biosynthesis of amino acids including aspartate and asparagine in ccRCC Aspartate produced downstream of BCAT is used specifically by metastatic cells through argininosuccinate synthase (ASS1) and argininosuccinate lyase (ASL) to generate arginine, providing a survival advantage in the presence of microenvironments with rate limiting levels of arginine ASS1 is re-expressed in metastatic 786-M1A through epigenetic remodeling and it is sensitive to arginine levels Silencing of ASS1 impairs the metastatic potential in vitro and in vivo of ccRCC cells

Abstract Downregulation of the urea cycle enzyme argininosuccinate synthase (ASS1) in multiple tumors is associated with a poor prognosis partly because of the metabolic diversion of cytosolic aspartate for pyrimidine synthesis, supporting proliferation and mutagenesis owing to nucleotide imbalance. Here, we find that prolonged loss of ASS1 promotes DNA damage in colon cancer cells and fibroblasts from subjects with citrullinemia type I. Following acute induction of DNA damage with doxorubicin, ASS1 expression is elevated in the cytosol and the nucleus with at least a partial dependency on p53; ASS1 metabolically restrains cell cycle progression in the cytosol by restricting nucleotide synthesis. In the nucleus, ASS1 and ASL generate fumarate for the succination of SMARCC1, destabilizing the chromatin-remodeling complex SMARCC1–SNF5 to decrease gene transcription, specifically in a subset of the p53-regulated cell cycle genes. Thus, following DNA damage, ASS1 is part of the p53 network that pauses cell cycle progression, enabling genome maintenance and survival. Loss of ASS1 contributes to DNA damage and promotes cell cycle progression, likely contributing to cancer mutagenesis and, hence, adaptability potential.

Abstract The U.S. Food and Drug Administration (FDA) recently approved the treatment with pembrolizumab, an immune checkpoint inhibitor (ICI) targeting PD1 (anti-PD1), for patients with advanced solid tumors with a high tumor mutational burden (TMB) (defined as TMB ≥10 mutations/Mb). However, following recent studies suggest that TMB levels and response to ICI treatment may differ between male and female melanoma patients, we investigated whether using this high-TMB threshold for selecting patients for anti-PD1 treatment may induce a sex-dependent bias. We analyzed a large ICI cohort of 1,286 patients across nine cancer types treated with anti-PD1/PDL1. We find that using this threshold would indeed result in an unwarranted sex bias in melanoma, successfully stratifying female but not male patients. While this threshold is currently not a regulatory prerequisite for ICI treatment in melanoma, it is important to raise awareness to this bias. Notably, no sex-dependent significant differences were observed in the response of melanoma patients to anti-CTLA4 therapies, different chemotherapies or combination therapies. Beyond melanoma, the high-TMB threshold additionally introduces a sex bias of considerable magnitude in glioblastoma and in patients with cancers of unknown origin, however, these results are not statistically significant. A power analysis shows that these biases may become significant with larger sample size, warranting further careful testing in larger cohorts.