ABSTRACT c-MYC (MYC) is a major driver of prostate cancer tumorigenesis and progression. Although MYC is overexpressed in both early and metastatic disease and associated with poor survival, its impact on prostate transcriptional reprogramming remains elusive. We demonstrate that MYC overexpression significantly diminishes the androgen receptor (AR) transcriptional program (the set of genes directly targeted by the AR protein) in luminal prostate cells without altering AR expression. Importantly, analyses of clinical specimens revealed that concurrent low AR and high MYC transcriptional programs accelerate prostate cancer progression toward a metastatic, castration-resistant disease. Data integration of single-cell transcriptomics together with ChIP-seq revealed an increased RNA polymerase II (Pol II) promoter-proximal pausing at AR-dependent genes following MYC overexpression without an accompanying deactivation of AR-bound enhancers. Altogether, our findings suggest that MYC overexpression antagonizes the canonical AR transcriptional program and contributes to prostate tumor initiation and progression by disrupting transcriptional pause release at AR-regulated genes. STATEMENT OF SIGNIFICANCE AR and MYC are key to prostate cancer etiology but our current understanding of their interplay is scarce. Here we show that the oncogenic transcription factor MYC can pause the transcriptional program of the master transcription factor in prostate cancer, AR, while turning on its own, even more lethal program.

Abstract Cancer cells exhibit metabolic plasticity to meet oncogene-driven dependencies while coping with nutrient availability. A better understanding of how systemic metabolism impacts the accumulation of metabolites that reprogram the tumor microenvironment (TME) and drive cancer could facilitate development of precision nutrition approaches. Using the Hi-MYC prostate cancer mouse model, we demonstrated that an obesogenic high-fat diet (HFD) rich in saturated fats accelerates the development of c-MYC–driven invasive prostate cancer through metabolic rewiring. Although c-MYC modulated key metabolic pathways, interaction with an obesogenic HFD was necessary to induce glycolysis and lactate accumulation in tumors. These metabolic changes were associated with augmented infiltration of CD206+ and PD-L1+ tumor-associated macrophages (TAM) and FOXP3+ regulatory T cells, as well as with the activation of transcriptional programs linked to disease progression and therapy resistance. Lactate itself also stimulated neoangiogenesis and prostate cancer cell migration, which were significantly reduced following treatment with the lactate dehydrogenase inhibitor FX11. In patients with prostate cancer, high saturated fat intake and increased body mass index were associated with tumor glycolytic features that promote the infiltration of M2-like TAMs. Finally, upregulation of lactate dehydrogenase, indicative of a lactagenic phenotype, was associated with a shorter time to biochemical recurrence in independent clinical cohorts. This work identifies cooperation between genetic drivers and systemic metabolism to hijack the TME and promote prostate cancer progression through oncometabolite accumulation. This sets the stage for the assessment of lactate as a prognostic biomarker and supports strategies of dietary intervention and direct lactagenesis blockade in treating advanced prostate cancer. Significance: Lactate accumulation driven by high-fat diet and MYC reprograms the tumor microenvironment and promotes prostate cancer progression, supporting the potential of lactate as a biomarker and therapeutic target in prostate cancer. See related commentary by Frigo, p. 1742