Abstract Purpose: Signal transducer and activator of transcription 3 (Stat3) protein is persistently activated in breast cancer and promotes tumor cell survival. To gain a better understanding of the role of constitutive Stat3 signaling in breast cancer progression, we evaluated the expression profile of potential Stat3-regulated genes that may confer resistance to apoptosis. Experimental Design: Stat3 signaling was blocked with antisense oligonucleotides in human MDA-MB-435s breast cancer cells and Affymetrix GeneChip microarray analysis was done. The candidate Stat3 target gene Survivin was further evaluated in molecular assays using cultured breast cancer cells and immunohistochemistry of breast tumor specimens. Results: Survivin, a member of the inhibitor of apoptosis protein family, was identified as a potential Stat3-regulated gene by microarray analysis. This was confirmed in Survivin gene promoter studies and chromatin immunoprecipitation assays showing that Stat3 directly binds to and regulates the Survivin promoter. Furthermore, direct inhibition of Stat3 signaling blocked the expression of Survivin protein and induced apoptosis in breast cancer cells. Direct inhibition of Survivin expression also induced apoptosis. Increased Survivin protein expression correlates significantly (P = 0.001) with elevated Stat3 activity in primary breast tumor specimens from high-risk patients who were resistant to chemotherapy treatment. Conclusions: We identify Survivin as a direct downstream target gene of Stat3 in human breast cancer cells that is critical for their survival in culture. Our findings suggest that activated Stat3 signaling contributes to breast cancer progression and resistance to chemotherapy by, at least in part, inducing expression of the antiapoptotic protein, Survivin.

Akt negatively regulates apoptotic pathways at a premitochondrial level through phosphorylation and modulation of proteins such as Bad, Forkhead proteins, and GSK-3beta. Akt has also been shown to protect cell death at a post-mitochondrial level, although its downstream targets have not been well documented. Here, we demonstrate that Akt, including AKT1 and AKT2, interacts with and phosphorylates X-linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP) at residue serine-87 in vitro and in vivo. Phosphorylation of XIAP by Akt protects XIAP from ubiquitination and degradation in response to cisplatin. Moreover, autoubiquitination of XIAP is also inhibited by Akt. Consistent with this, an XIAP mutant introduced into cells which mimics the Akt-phosphorylated form (i.e. XIAP-S87D) displays reduced ubiquitination and degradation as compared with wild type XIAP. The greater stability of XIAP-S87D in cells translated to increased cell survival after cisplatin treatment. Conversely, a mutant that could not be phosphorylated by Akt (XIAP-S87A) was more rapidly degraded and showed increased cisplatin-induced apoptosis. Furthermore, suppression of XIAP by either siRNA or adenovirus of antisense of XIAP induced programmed cell death and inhibited Akt-stimulated cell survival in ovarian cancer cells. These data identify XIAP as a new downstream target of Akt and a potentially important mediator of the effect of Akt on cell survival.

TGF-β promotes cell migration and invasion, an attribute that is linked to the pro-metastasis function of this cytokine in late stage cancers. The LIM 1863 colon carcinoma organoid undergoes epithelial-mesenchymal transition (EMT) in response to TGF-β. This process is markedly accelerated by TNF-α, and we found that the levels of miR-21 and miR-31 were prominently elevated under the synergistic actions of TGF-β/TNF-α. Consistent with this, overexpression of either miR-21 or miR-31 significantly enhanced the effect of TGF-β alone on LIM 1863 morphological changes. More importantly, transwell assays demonstrated the positive effects of both miR-21 and miR-31 in TGF-β regulation of LIM 1863 motility and invasiveness. Elevated levels of miR-21 and miR-31 also enhanced motility and invasiveness of other colon carcinoma cell lines. We present compelling evidence that TIAM1, a guanidine exchange factor of the Rac GTPase, is a direct target of both miR-21 and miR-31. Indeed in LIM 1863 cells, suppression of TIAM1 is required for miR-21/miR-31 to enhance cell migration and invasion. Therefore, we have uncovered miR-21 and miR-31 as downstream effectors of TGF-β in facilitating invasion and metastasis of colon carcinoma cells.

Sex bias exists in the development and progression of nonreproductive organ cancers, but the underlying mechanisms are enigmatic. Studies so far have focused largely on sexual dimorphisms in cancer biology and socioeconomic factors. Here, we establish a role for CD8+ T cell-dependent antitumor immunity in mediating sex differences in tumor aggressiveness, which is driven by the gonadal androgen but not sex chromosomes. A male bias exists in the frequency of intratumoral antigen-experienced Tcf7/TCF1+ progenitor exhausted CD8+ T cells that are devoid of effector activity as a consequence of intrinsic androgen receptor (AR) function. Mechanistically, we identify a novel sex-specific regulon in progenitor exhausted CD8+ T cells and a pertinent contribution from AR as a direct transcriptional transactivator of Tcf7/TCF1. The T cell-intrinsic function of AR in promoting CD8+ T cell exhaustion in vivo was established using multiple approaches including loss-of-function studies with CD8-specific Ar knockout mice. Moreover, ablation of the androgen-AR axis rewires the tumor microenvironment to favor effector T cell differentiation and potentiates the efficacy of anti-PD-1 immune checkpoint blockade. Collectively, our findings highlight androgen-mediated promotion of CD8+ T cell dysfunction in cancer and imply broader opportunities for therapeutic development from understanding sex disparities in health and disease.

Abstract Men and women show striking yet unexplained discrepancies in incidence, clinical presentation, and therapeutic response across different types of infectious/autoimmune diseases and malignancies 1,2 . For instance, bladder cancer shows a 4-fold male-biased incidence that persists after adjustment for known risk factors 3,4 . Here, we utilize murine bladder cancer models to establish that male-biased tumor burden is driven by sex differences in endogenous T cell immunity. Notably, sex differences exist in early fate decisions by intratumoral CD8 + T cells following their activation. While female CD8 + T cells retain their effector function, male counterparts readily adopt a Tcf1 low Tim3 − progenitor state that becomes exhausted over tumor progression. Human cancers show an analogous male-biased frequency of exhausted CD8 + T cells. Mechanistically, we describe an opposing interplay between CD8 + T cell intrinsic androgen and type I interferon 5,6 signaling in Tcf1/ Tcf7 regulation and formation of the progenitor exhausted T cell subset. Consistent with female-biased interferon response 7 , testosterone-dependent stimulation of Tcf1/ Tcf7 and resistance to interferon occurs to a greater magnitude in male CD8 + T cells. Male-biased predisposition for CD8 + T cell exhaustion suggests that spontaneous rejection of early immunogenic bladder tumors is less common in males and carries implications for therapeutic efficacy of immune checkpoint inhibitors 8,9 .

Abstract Arabinogalactan proteins (AGPs) are functional plant proteoglycans, but their functions are largely unexplored, mainly because of the complexity of the sugar moieties, which are generally analyzed with the aid of glycoside hydrolases. In this study, we solved the apo and liganded structures of exo-β-1,3-galactanase from the basidiomycete Phanerochaete chrysosporium ( Pc 1,3Gal43A), which specifically cleaves AGPs. It is composed of a glycoside hydrolase family 43 subfamily 24 (GH43_sub24) catalytic domain together with a carbohydrate-binding module family (CBM) 35 binding domain. GH43_sub24 lacks the catalytic base Asp that is conserved among other GH43 subfamilies. Crystal structure and kinetic analyses indicated that the tautomerized imidic acid function of Gln263 serves instead as the catalytic base residue. Pc 1,3Gal43A has three subsites that continue from the bottom of the catalytic pocket to the solvent. Subsite -1 contains a space that can accommodate the C-6 methylol of Gal, enabling the enzyme to bypass the β-1,6-linked galactan side chains of AGPs. Furthermore, the galactan-binding domain in CBM35 has a different ligand interaction mechanism from other sugar-binding CBM35s. Some of the residues involved in ligand recognition differ from those of galactomannan-binding CBM35, including substitution of Trp for Gly, which affects pyranose stacking, and substitution of Asn for Asp in the lower part of the binding pocket. Pc 1,3Gal43A WT and its mutants at residues involved in substrate recognition are expected to be useful tools for structural analysis of AGPs. Our findings should also be helpful in engineering designer enzymes for efficient utilization of various types of biomass.