Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a lethal disease with limited effective treatment options. This potentiates the importance of uncovering novel drug targets. We have discovered global dysregulation of the gene regulatory process alternative polyadenylation (APA) in PDAC. APA is a pre-mRNA processing mechanism that generates mRNAs with distinct 3’ ends, impacting gene expression and protein function. We revealed that APA dysregulation in PDAC drives oncogenic signatures and predicts poor patient outcome. As APA directs widespread gene expression dysregulation across the PDAC patient population, we hypothesized that inhibition of APA has therapeutic potential. APA is controlled by a complex of proteins, including cleavage and polyadenylation specificity factor 3 (CPSF3). CPSF3 is the endonuclease catalyzing mRNA cleavage, and a potentially druggable target. We now find that CPSF3 is highly expressed and associated with poor prognosis in PDAC patients. CPSF3 knockdown decreases PDAC proliferation and clonogenicity in vitro and tumor growth in vivo . We demonstrate that CPSF3 knockdown induces widespread APA alterations of oncogenes and tumor suppressors, and determine the contribution of one of these events to CPSF3-induced cell proliferation phenotype. Furthermore, we find that PDAC, but not non-transformed pancreatic cells, are sensitive to the CPSF3 small molecule inhibitor JTE-607. Mechanistically, JTE-607 impairs replication-dependent histone processing, disrupting nucleosome assembly and destabilizing chromatin structure. Finally, we determine that JTE-607 attenuates cell proliferation by arresting cells in early S-phase of the cell cycle. Altogether, we identify CPSF3 as a druggable target in PDAC and reveal novel mechanisms by which CPSF3 controls cancer cell growth. Significance This work identifies CPSF3 as a potential drug target in pancreatic ductal adenocarcinoma and reveals new mechanisms by which CPSF3 inhibition attenuates PDAC cell proliferation through modulating alternative polyadenylation and histone processing.

Alternative polyadenylation (APA) is a gene regulatory process that dictates mRNA 3'-UTR length, resulting in changes in mRNA stability and localization. APA is frequently disrupted in cancer and promotes tumorigenesis through altered expression of oncogenes and tumor suppressors. Pan-cancer analyses have revealed common APA events across the tumor landscape; however, little is known about tumor type-specific alterations that may uncover novel events and vulnerabilities. Here we integrate RNA-sequencing data from the Genotype-Tissue Expression (GTEx) project and The Cancer Genome Atlas (TCGA) to comprehensively analyze APA events in 148 pancreatic ductal adenocarcinomas (PDAs). We report widespread, recurrent and functionally relevant 3'-UTR alterations associated with gene expression changes of known and newly identified PDA growth-promoting genes and experimentally validate the effects of these APA events on expression. We find enrichment for APA events in genes associated with known PDA pathways, loss of tumor-suppressive miRNA binding sites, and increased heterogeneity in 3'-UTR forms of metabolic genes. Survival analyses reveal a subset of 3'-UTR alterations that independently characterize a poor prognostic cohort among PDA patients. Finally, we identify and validate the casein kinase CK1alpha as an APA-regulated therapeutic target in PDA. Knockdown or pharmacological inhibition of CK1alpha attenuates PDA cell proliferation and clonogenic growth. Our single-cancer analysis reveals APA as an underappreciated driver of pro-tumorigenic gene expression in PDA via the loss of miRNA regulation.