ABSTRACT Dysregulated cellular metabolism is a hallmark of cancer. As yet, few druggable oncoproteins directly responsible for this hallmark have been identified. Increased fatty acid acquisition allows cancer cells to meet their membrane biogenesis, ATP, and signaling needs. Excess fatty acids suppress growth factor signaling and cause oxidative stress in non-transformed cells, but surprisingly not in cancer cells. Molecules underlying this cancer adaptation may provide new drug targets. Here, we identify Diacylglycerol O-acyltransferase 1 (DGAT1), an enzyme integral to triacylglyceride synthesis and lipid droplet formation, as a frequently up-regulated oncoprotein allowing cancer cells to tolerate excess fatty acids. DGAT1 over-expression alone induced melanoma in zebrafish melanocytes, and co-operated with oncogenic BRAF or NRAS for more rapid melanoma formation. Mechanistically, DGAT1 stimulated melanoma cell growth through sustaining mTOR kinase–S6 kinase signaling and suppressed cell death by tempering fatty acid oxidation, thereby preventing accumulation of reactive oxygen species including lipid peroxides. SIGNIFICANCE We show that DGAT1 is a bona fide oncoprotein capable of inducing melanoma formation and co-operating with other known drivers of melanoma. DGAT1 facilitates enhanced fatty acid acquisition by melanoma cells through suppressing lipototoxicity. DGAT1 is also critical for maintaining S6K activity required for melanoma cell growth.

Preventing terminal differentiation is important in the development and progression of many cancers including melanoma. Recent identification of GDF6 as a novel melanoma oncogene showed GDF6-activated BMP signaling suppresses differentiation of melanoma cells. Previous studies have identified roles for GDF6 orthologs during neural crest development, but have not identified direct regulation of melanocyte development. Here, we investigate gdf6a, a zebrafish ortholog of human GDF6, during the development of melanocytes. We establish that the loss of gdf6a or inhibition of BMP signaling during neural crest development disrupts normal pigment cell development, leading to shifts in pigment cell fates. This shift occurs as pigment cells arise from the neural crest and depends an MITF ortholog, mitfa, a key regulator of melanocyte development. Together, these results indicate that the oncogenic role ligand-dependent BMP signaling plays in suppressing differentiation in melanoma is a reiteration of its physiological roles during melanocyte development.