A transcriptional regulatory mechanism enables cellular adaptation to nutrient availability and supports cancer metabolism.

Abstract The microphthalmia associated transcription factor (MITF) is a critical regulator of melanocyte development and differentiation. It also plays an important role in melanoma where it has been described as a molecular rheostat that, depending on activity levels, allows reversible switching between different cellular states. Here we show that MITF directly represses the expression of genes associated with the extracellular matrix (ECM) and focal adhesion pathways in human melanoma cells as well as of regulators of epithelial to mesenchymal transition (EMT) such as CDH2, thus affecting cell morphology and cell-matrix interactions. Importantly, we show that these effects of MITF are reversible, as expected from the rheostat model. The number of focal adhesion points increased upon MITF knockdown, a feature observed in drug resistant melanomas. Cells lacking MITF are similar to the cells of minimal residual disease observed in both human and zebrafish melanomas. Our results suggest that MITF plays a critical role as a repressor of gene expression and is actively involved in shaping the microenvironment of melanoma cells in a cell-autonomous manner.

PINK1, mutated in familial forms of Parkinson9s disease, initiates mitophagy following mitochondrial depolarization. However, it is difficult to monitor this pathway physiologically in mice as loss of PINK1 does not alter basal mitophagy levels in most tissues. To further characterize this pathway in vivo, we used mito-QC mice in which loss of PINK1 was combined with the mitochondrial-associated POLGD257A mutation. We focused on skeletal muscle as gene expression data indicates that this tissue has the highest PINK1 levels. We found that loss of PINK1 in oxidative hindlimb muscle significantly reduced mitophagy. Of interest, the presence of the POLGD257A mutation, while having a minor effect in most tissues, restored levels of muscle mitophagy caused by the loss of PINK1. Although our observations highlight that multiple mitophagy pathways operate within a single tissue, we identify skeletal muscle as a tissue of choice for the study of PINK1-dependant mitophagy under basal conditions.

Cholangiocarcinoma is an aggressive cancer originating from the bile duct. Although cholangiocarcinoma does occur in families, to date no specific causative gene has been identified. We identified ATG7 as a cancer susceptibility gene using a joint genetic analysis of an extended pedigree with familial cholangiocarcinoma in combination with a population genetic association study. Affected family members had a germline mutation (c.2000C>T [p.Arg659*]) in the autophagy related gene, ATG7 , and all of the affected individuals had cholangiocarcinoma tumors harboring somatic genomic deletions of ATG7 . From a population genetic study, we identified a germline polymorphism of ATG7 (c.1591C>G [p.Asp522Glu]) associated with increased risk of cholangiocarcinoma. The autophagy substrate p62 demonstrated a higher accumulation in tumors of p.Asp522Glu carriers compared with non-carriers indicating defective autophagy. To determine whether the germline ATG7 mutation had functional consequences, we developed an ATG7 -deficient cholangiocyte cell line, derived from human bile duct, to test for autophagy-mediated lipidation activity. The germline mutation from the familial cholangiocarcinoma demonstrated a lack of lipidation activity compared to the wildtype ATG7 . Moreover, in zebrafish embryos depleted of atg7 , a reproducible necrotic head phenotype was rescued by injection of wildtype ATG7 but not mutant ATG7 . Our findings point to ATG7 as a causative genetic risk factor for cholangiocarcinoma and implicate autophagy as a novel cancer driver mechanism.