Abstract The limited availability of therapeutic options for patients with triple-negative breast cancer (TNBC) contributes to the high rate of metastatic recurrence and poor prognosis. Ferroptosis is a type of cell death caused by iron-dependent lipid peroxidation and counteracted by the antioxidant activity of the selenoprotein GPX4. Here, we show that TNBC cells secrete an anti-ferroptotic factor in the extracellular environment when cultured at high cell densities but are primed to ferroptosis when forming colonies at low density. We found that secretion of the anti-ferroptotic factors, identified as monounsaturated fatty acid (MUFA) containing lipids, and the vulnerability to ferroptosis of single cells depends on the low expression of stearyl-CoA desaturase (SCD) that is proportional to cell density. Finally, we show that the inhibition of Sec-tRNAsec biosynthesis, an essential step for selenoprotein production, causes ferroptosis and impairs the lung seeding of circulating TNBC cells that are no longer protected by the MUFA-rich environment of the primary tumour.

Abstract ARF GTPases are central regulators of membrane trafficking that act by controlling local membrane identity and remodelling to facilitate vesicle formation. Unravelling ARF GTPase function is complicated by the overlapping association of ARFs with guanine nucleotide exchange factors (GEFs), GTPase-activating proteins (GAPs), and numerous interactors. The extent to which redundancy is a major factor in ARF function or whether individual ARF GTPases make unique contributions to cellular behaviour remains unclear. Through a functional genomic screen of 3-Dimensional (3D) prostate cancer cell behaviour we explore the contribution of all known ARF GTPases, GEFs, GAPs, and a large selection of interactors to collective morphogenesis. This revealed that the ARF3 GTPase regulates the modality of invasion, acting as a switch between leader cell-led chains of invasion or collective sheet movement. Functionally, the ability of ARF3 to control invasion modality is dependent on association and subsequent control of the junctional adhesion molecule N-cadherin. In vivo , ARF3 levels acted as a rheostat for metastasis from intraprostatic tumour transplants and ARF3:N-cadherin expression can be used to identify prostate cancer patients with metastatic, poor-outcome disease. Our analysis defines a unique function for the ARF3 GTPase in controlling how cells collectively organise during invasion and metastasis.

Abstract The glycocalyx component and sialomucin Podocalyxin (PODXL) is required for normal tissue development by promoting apical membranes to form between cells, triggering lumen formation. Elevated PODXL expression is also associated with metastasis and poor clinical outcome in multiple tumour types. How PODXL presents this duality in effect remains unknown. We identify an unexpected function of PODXL as a decoy receptor for Galectin-3 (GAL3), whereby the PODXL-GAL3 interaction releases GAL3 repression of integrin-based invasion. Differential cortical targeting of PODXL, regulated by ubiquitination, is the molecular mechanism controlling alternate fates. Both PODXL high versus low surface levels occur in parallel subpopulations within cancer cells. Orthotopic intraprostatic xenograft of PODXL-manipulated cells or those with different surface levels of PODXL define that this axis controls metastasis in vivo . Clinically, interplay between PODXL-GAL3 stratifies prostate cancer patients with poor outcome. Our studies define the molecular mechanisms and context in which PODXL promotes invasion and metastasis.