The oncofetal mRNA-binding protein IGF2BP1 and the transcriptional regulator SRF modulate gene expression in cancer. In cancer cells, we demonstrate that IGF2BP1 promotes the expression of SRF in a conserved and N6-methyladenosine (m6A)-dependent manner by impairing the miRNA-directed decay of the SRF mRNA. This results in enhanced SRF-dependent transcriptional activity and promotes tumor cell growth and invasion. At the post-transcriptional level, IGF2BP1 sustains the expression of various SRF-target genes. The majority of these SRF/IGF2BP1-enhanced genes, including PDLIM7 and FOXK1, show conserved upregulation with SRF and IGF2BP1 synthesis in cancer. PDLIM7 and FOXK1 promote tumor cell growth and were reported to enhance cell invasion. Consistently, 35 SRF/IGF2BP1-dependent genes showing conserved association with SRF and IGF2BP1 expression indicate a poor overall survival probability in ovarian, liver and lung cancer. In conclusion, these findings identify the SRF/IGF2BP1-, miRNome- and m6A-dependent control of gene expression as a conserved oncogenic driver network in cancer.

Abstract The IGF2 mRNA-binding protein 1 (IGF2BP1) is a non-catalytic post-transcriptional enhancer of tumor growth upregulated and associated with adverse prognosis in solid cancers. However, conserved effector pathway(s) and the feasibility of targeting IGF2BP1 in cancer remained elusive. We reveal that IGF2BP1 is a post-transcriptional enhancer of the E2F-driven hallmark in solid cancers. IGF2BP1 promotes G1/S cell cycle transition by stabilizing mRNAs encoding positive regulators of this checkpoint like E2F1. This IGF2BP1-driven shortening of the G1 cell cycle phase relies on 3′UTR-, miRNA- and m6A-dependent regulation and suggests enhancement of cell cycle progression by m6A-modifications across cancers. In addition to E2F transcription factors, IGF2BP1 also stabilizes E2F-driven transcripts directly indicating post-transcriptional ‘super’-enhancer role of the protein in E2F-driven gene expression in cancer. The small molecule BTYNB disrupts this enhancer function by impairing IGF2BP1-RNA association. Consistently, BTYNB interferes with E2F-driven gene expression and tumor growth in experimental mouse tumor models.

Abstract Naturally occurring circular RNAs efficiently impair miRNA functions. Synthetic circular RNAs may thus serve as potent agents for miRNA inhibition. Their therapeutic effect critically relies on (i) the identification of optimal miRNA targets, (ii) the optimization of decoy structures and (iii) the development of efficient formulations for their use as drugs. In this study, we extensively explored the functional relevance of miR-21-5p in cancer cells. Analyses of cancer transcriptomes reveal that miR-21-5p is the by far most abundant miRNA in human cancers. Deletion of the MIR21 locus in cancer-derived cells identifies several direct and indirect miR-21-5p targets, including major tumor suppressors with prognostic value across cancers. To impair miR-21-5p activities, we evaluate synthetic, circular RNA decoys containing four repetitive binding elements. In cancer cells, these decoys efficiently elevate tumor suppressor expression and impair tumor cell vitality. For their in vivo delivery, we for the first time evaluate the formulation of decoys in polyethylenimine (PEI)-based nanoparticles. We demonstrate that PEI/decoy nanoparticles lead to a significant inhibition of tumor growth in a lung adenocarcinoma xenograft mouse model via the upregulation of tumor suppressor expression. These findings introduce nanoparticle-delivered circular miRNA decoys as a powerful potential therapeutic strategy in cancer treatment.

Abstract Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) is a hallmark of aggressive, mesenchymal-like high-grade serous ovarian carcinoma (HG-SOC). The SRC kinase is a key driver of cancer-associated EMT promoting adherens junction (AJ) disassembly by phosphorylation-driven internalization and degradation of AJ proteins. Here we show, that the IGF2 mRNA binding protein 1 (IGF2BP1) is up-regulated in mesenchymal-like HG-SOC and promotes SRC activation by a previously unknown protein-ligand-induced, but RNA-independent mechanism. IGF2BP1-driven invasive growth of ovarian cancer cells essentially relies on the SRC-dependent disassembly of AJs. Concomitantly, IGF2BP1 enhances ERK2 expression in a RNA-binding dependent manner. Together this reveals a post-transcriptional mechanism of interconnected stimulation of SRC/ERK signaling in ovarian cancer cells. The IGF2BP1-SRC/ERK2 axis is targetable by the SRC-inhibitor saracatinib and MEK-inhibitor selumetinib. However, due to IGF2BP1-directed stimulation only combinatorial treatment effectively overcomes the IGF2BP1-promoted invasive growth in 3D culture conditions as well as intraperitoneal mouse models. In conclusion, we reveal an unexpected role of IGF2BP1 in enhancing SRC/MAPK-driven invasive growth of ovarian cancer cells. This provides a rational for the therapeutic benefit of combinatorial SRC/MEK inhibition in mesenchymal-like HG-SOC. Graphical Abstract

Abstract The RAVER1 protein was proposed to serve as a co-factor in guiding the PTBP-dependent control of alternative splicing (AS). Whether RAVER1 solely acts in concert with PTBPs and how it affects cancer cell fate remained elusive. Here we provide the first comprehensive investigation of RAVER1-controlled AS in cancer cell models and reveal a pro-oncogenic role of RAVER1 in tumor growth. This unravels that RAVER1 guides AS in synergy with PTBPs but more prominently serves PTBP1-independent roles in splicing. In cancer cells, one major function of RAVER1 is the control of proliferation and apoptosis, which involves the modulation of AS events within the miR/RISC pathway. Associated with this regulatory role, RAVER1 antagonizes lethal, TGFB-driven epithelial-mesenchymal-transition (EMT) by limiting TGFB signaling. RAVER1-modulated splicing events affect the insertion of protein interaction modules in factors guiding miR/RISC-dependent gene silencing. Most prominently, in all three human TNRC6 proteins, RAVER1 controls AS of GW-enriched motifs, which are essential for AGO2-binding. Disturbance of RAVER1-guided AS events in TNRC6 proteins and other facilitators of miR/RISC activity compromise miR/RISC activity which is essential to restrict TGFB signaling and lethal EMT.

Abstract Background Neuroblastoma is the most common solid tumor in infants accounting for approximately 15% of all cancer-related deaths. Over 50% of high-risk neuroblastoma relapse, emphasizing the need of novel drug targets and therapeutic strategies. In neuroblastoma, chromosomal gains at chromosome 17q, including IGF2BP1 , and MYCN amplification at chromosome 2p are associated with adverse outcome. Recent, pre-clinical evidence indicates the feasibility of direct and indirect targeting of IGF2BP1 and MYCN in cancer treatment. Methods Candidate oncogenes on 17q were identified by profiling the transcriptomic/genomic landscape of 100 human neuroblastoma samples and public gene essentiality data. Molecular mechanisms and gene expression profiles underlying the oncogenic and therapeutic target potential of the 17q oncogene IGF2BP1 and its cross-talk with MYCN were characterized and validated in human neuroblastoma cells, xenografts and PDX as well as novel IGF2BP1/MYCN transgene mouse models. Results We reveal a novel, druggable feedforward loop of IGF2BP1 (17q) and MYCN (2p) in high-risk neuroblastoma. This promotes 2p/17q chromosomal gains and unleashes an oncogene storm resulting in fostered expression of 17q oncogenes like BIRC5 (survivin). Conditional, sympatho- adrenal transgene expression of IGF2BP1 induces neuroblastoma at a 100% incidence. IGF2BP1- driven malignancies are reminiscent to human high-risk neuroblastoma, including 2p/17q-syntenic chromosomal gains and upregulation of Mycn, Birc5, as well as key neuroblastoma circuit factors like Phox2b. Co-expression of IGF2BP1/MYCN reduces disease latency and survival probability by fostering oncogene expression. Combined inhibition of IGF2BP1 by BTYNB, MYCN by BRD inhibitors or BIRC5 by YM-155 is beneficial in vitro and, for BTYNB, also in vivo . Conclusion We reveal a novel, druggable neuroblastoma oncogene circuit settling on strong, transcriptional/post-transcriptional synergy of MYCN and IGF2BP1. MYCN/IGF2BP1 feed-forward regulation promotes an oncogene storm harboring high therapeutic potential for combined, targeted inhibition of IGF2BP1, MYCN expression and MYCN/IGF2BP1-effectors like BIRC5.