ABSTRACT Aberrant activation of the PI3K-AKT pathway is common in melanoma but efforts to drug this pathway have proven largely ineffective in patients. In this study, we observed that pharmacological inhibition of AKT was ineffective whereas genetic silencing of all three AKT paralogs significantly abrogated melanoma cell growth through effects on mTORC signaling. This phenotype could be rescued by overexpression of AKT but was dependent on kinase activity. Interestingly, expression of the serine/threonine kinase SGK1 was increased following genetic suppression of AKT but only expression of activated SGK1 could rescue the lethal effect of AKT knockdown. SGK1 also increases tumor growth and decreases survival in a BRAF V600E -driven mouse model of melanoma. Pharmacological inhibition of SGK and AKT reduced cell proliferation. These results demonstrate that SGK1 can compensate for AKT loss in this context and suggest that dual targeting of SGK1 and AKT may represent a novel therapeutic strategy in this disease. SIGNIFICANCE Although the AKT1, 2 & 3 genes encode: Bona fide oncoprotein kinases; well-validated downstream effectors of PI3’-lipids and: pleiotropic regulators of numerous aberrant properties of cancer cells, their role in melanoma progression and/or maintenance is poorly understood. Here we explore the effects of genetic or pharmacological inhibitors of AKT1-3 and conclude that combined inhibition of AKT plus the related SGK protein kinases may be required to inhibit melanomagenesis.

ABSTRACT Mutationally-activated BRAF V600E is detected in ~2% of all human non-small cell lung cancers (NSCLC), and serves as a predictive biomarker for treatment of patients with FDA-approved pathway-targeted therapies that inhibit signaling by the BRAF V600E oncoprotein kinase. In genetically engineered mouse (GEM) models, expression of BRAF V600E in alveolar type 2 (AT2) pneumocytes initiates the development of benign lung tumors that, without additional genetic alterations, rarely progress to malignant lung adenocarcinomas. To identify genes that might cooperate with BRAF V600E for malignant lung cancer progression we employed Sleeping Beauty ( SB )-mediated transposon mutagenesis, which dramatically accelerated the onset of lethal lung adenocarcinomas. Amongst the diverse group of genes identified by this in vivo screen was Rbms3 ( R NA b inding m otif s ingle-stranded interacting protein 3 ), an RNA-binding protein implicated as a possible tumor suppressor. Using CRISPR/CAS9 gene editing we confirmed that RBMS3 silencing cooperated with BRAF V600E to promote progression of malignant lung cancer with a distinct micropapillary architecture. Moreover, RBMS3 silencing also cooperated with BRAF V600E to promote the growth of lung organoids in vitro . BRAF V600E /RBMS3 Null lung tumors displayed elevated expression of b-catenin (CTNNB1), suggesting that RBMS3 silencing may result in elevated signaling through the WNT>CTNNB1>c-MYC pathway. Finally, analyses of patient samples in The Cancer Genome Atlas (TCGA) revealed that the region of chromosome 3 encompassing RBMS3 is frequently lost in NSCLC and correlates with poor patient prognosis. Collectively, SB -mediated transposon mutagenesis has revealed the ability of a novel tumor suppressor, RBMS3 , to cooperate with BRAF V600E to promote lung carcinogenesis, and suggests that RBMS3 silencing may contribute to malignant progression of numerous human lung cancers. SIGNIFICANCE The BRAF V600E oncoprotein kinase is a potent initiator of benign lung tumorigenesis, but is insufficient to elicit malignant lung adenocarcinoma without additional cooperating alterations. Sleeping Beauty -mediated transposon mutagenesis has revealed a number of genes that cooperate with BRAF V600E to promote lung cancer progression, in particular Rbms3 , which encodes an RNA binding protein. Hence, this genetic screen provides a deeper understanding of the molecular mechanisms underlying BRAF V600E -driven lung carcinogenesis, and is an important step improving our ability to successfully target this disease.

Abstract Background Malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNST) can arise from atypical neurofibromas (ANF). Loss of the polycomb repressor complex 2 (PRC2) is a common event. Previous studies on PRC2-regulated genes in MPNST used genetic addback experiments in highly aneuploid MPNST cell lines which may miss PRC2-regulated genes in NF1-mutant ANF-like precursor cells. A set of PRC2-regulated genes in human Schwann cells has not been defined. We hypothesized PRC2 loss has direct and indirect effects on gene expression resulting in MPNST, so we sought to identify PRC2-regulated genes in immortalized human Schwann cells (iHSCs). Methods We engineered NF1-deficient iHSCs with loss of function SUZ12 or EED mutations. RNA sequencing revealed 1,327 differentially expressed genes to define PRC2-regulated genes. To investigate MPNST pathogenesis we compared genes in iHSCs to consistent gene expression differences between ANF and MPNSTs. Chromatin immunoprecipitation sequencing was used to further define targets. Methylome and proteomic analyses were performed to further identify enriched pathways. Results We identified potential PRC2-regulated drivers of MPNST progression. Pathway analysis indicates many upregulated cancer-related pathways. We found transcriptional evidence for activated Notch and Sonic Hedgehog signaling in PRC2-deficient iHSCs. Functional studies confirm Notch signaling is active in MPNST cell lines, patient-derived xenografts, and transient cell models of PRC2 deficiency. A combination of MEK and γ-secretase inhibition shows synergy in MPNST cell lines. Conclusions We identified PRC2-regulated genes and potential drivers of MPNSTs. Our findings support the Notch pathway as a druggable target in MPNSTs. Our identification of PRC2-regulated genes and pathways could result in more novel therapeutic approaches.