Alanine, serine, cysteine-preferring transporter 2 (ASCT2; SLC1A5) mediates uptake of glutamine, a conditionally essential amino acid in rapidly proliferating tumour cells. Uptake of glutamine and subsequent glutaminolysis is critical for activation of the mTORC1 nutrient-sensing pathway, which regulates cell growth and protein translation in cancer cells. This is of particular interest in breast cancer, as glutamine dependence is increased in high-risk breast cancer subtypes. Pharmacological inhibitors of ASCT2-mediated transport significantly reduced glutamine uptake in human breast cancer cell lines, leading to the suppression of mTORC1 signalling, cell growth and cell cycle progression. Notably, these effects were subtype-dependent, with ASCT2 transport critical only for triple-negative (TN) basal-like breast cancer cell growth compared with minimal effects in luminal breast cancer cells. Both stable and inducible shRNA-mediated ASCT2 knockdown confirmed that inhibiting ASCT2 function was sufficient to prevent cellular proliferation and induce rapid cell death in TN basal-like breast cancer cells, but not in luminal cells. Using a bioluminescent orthotopic xenograft mouse model, ASCT2 expression was then shown to be necessary for both successful engraftment and growth of HCC1806 TN breast cancer cells in vivo. Lower tumoral expression of ASCT2 conferred a significant survival advantage in xenografted mice. These responses remained intact in primary breast cancers, where gene expression analysis showed high expression of ASCT2 and glutamine metabolism-related genes, including GLUL and GLS, in a cohort of 90 TN breast cancer patients, as well as correlations with the transcriptional regulators, MYC and ATF4. This study provides preclinical evidence for the feasibility of novel therapies exploiting ASCT2 transporter activity in breast cancer, particularly in the high-risk basal-like subgroup of TN breast cancer where there is not only high expression of ASCT2, but also a marked reliance on its activity for sustained cellular proliferation.

Intron retention (IR) is widely recognized as a consequence of mis-splicing that leads to failed excision of intronic sequences from pre-messenger RNAs. Our bioinformatic analyses of transcriptomic and proteomic data of normal white blood cell differentiation reveal IR as a physiological mechanism of gene expression control. IR regulates the expression of 86 functionally related genes, including those that determine the nuclear shape that is unique to granulocytes. Retention of introns in specific genes is associated with downregulation of splicing factors and higher GC content. IR, conserved between human and mouse, led to reduced mRNA and protein levels by triggering the nonsense-mediated decay (NMD) pathway. In contrast to the prevalent view that NMD is limited to mRNAs encoding aberrant proteins, our data establish that IR coupled with NMD is a conserved mechanism in normal granulopoiesis. Physiological IR may provide an energetically favorable level of dynamic gene expression control prior to sustained gene translation.

Abstract Brains are highly metabolically active organs, consuming 20% of an organisms’ energy at resting state. A decline in glucose metabolism is a common feature across a number of neurodegenerative diseases. Another common feature is the progressive accumulation of insoluble protein deposits, it’s unclear if the two are linked. Glucose metabolism in the brain is highly coupled between neurons and glia, with glucose taken up by glia and metabolised to lactate, which is then shuttled via transporters to neurons, where it is converted back to pyruvate and fed into the TCA cycle for ATP production. Monocarboxylates are also involved in signalling, and play broad ranging roles in brain homeostasis and metabolic reprogramming. However, the role of monocarboxylates in dementia has not been tested. Here, we find that increasing pyruvate import in Drosophila neurons by over-expression of the transporter bumpel , leads to a rescue of lifespan and behavioural phenotypes in fly models of both frontotemporal dementia and Alzheimer’s disease. The rescue is linked to a clearance of late stage autolysosomes, leading to degradation of toxic peptides associated with disease. We propose upregulation of pyruvate import into neurons as potentially a broad-scope therapeutic approach to increase neuronal autophagy, which could be beneficial for multiple dementias.