An osmosensing mechanism in the budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) involves both a two-component signal transducer (Sln1p, Ypd1p and Ssk1p) and a MAP kinase cascade (Ssk2p/Ssk22p, Pbs2p, and Hog1p). The transmembrane protein Sln1p contains an extracellular sensor domain and cytoplasmic histidine kinase and receiver domains, whereas the cytoplasmic protein Ssk1p contains a receiver domain. Ypd1p binds to both Sln1p and Ssk1p and mediates the multistep phosphotransfer reaction (phosphorelay). This phosphorelay system is initiated by the autophosphorylation of Sln1p at His576. This phosphate is then sequentially transferred to Sln1p-Asp1144, then to Ypd1p-His64, and finally to Ssk1p-Asp554. We propose that the multistep phosphorelay mechanism is a universal signal transduction apparatus utilized both in prokaryotes and eukaryotes.

Abstract STK11/LKB1 is among the most commonly inactivated tumor suppressors in non–small cell lung cancer (NSCLC), especially in tumors harboring KRAS mutations. Many oncogenes promote immune escape, undermining the effectiveness of immunotherapies, but it is unclear whether the inactivation of tumor suppressor genes, such as STK11/LKB1, exerts similar effects. In this study, we investigated the consequences of STK11/LKB1 loss on the immune microenvironment in a mouse model of KRAS-driven NSCLC. Genetic ablation of STK11/LKB1 resulted in accumulation of neutrophils with T-cell–suppressive effects, along with a corresponding increase in the expression of T-cell exhaustion markers and tumor-promoting cytokines. The number of tumor-infiltrating lymphocytes was also reduced in LKB1-deficient mouse and human tumors. Furthermore, STK11/LKB1–inactivating mutations were associated with reduced expression of PD-1 ligand PD-L1 in mouse and patient tumors as well as in tumor-derived cell lines. Consistent with these results, PD-1–targeting antibodies were ineffective against Lkb1-deficient tumors. In contrast, treating Lkb1-deficient mice with an IL6-neutralizing antibody or a neutrophil-depleting antibody yielded therapeutic benefits associated with reduced neutrophil accumulation and proinflammatory cytokine expression. Our findings illustrate how tumor suppressor mutations can modulate the immune milieu of the tumor microenvironment, and they offer specific implications for addressing STK11/LKB1–mutated tumors with PD-1–targeting antibody therapies. Cancer Res; 76(5); 999–1008. ©2016 AACR.

Abstract Ex vivo systems that incorporate features of the tumor microenvironment and model the dynamic response to immune checkpoint blockade (ICB) may facilitate efforts in precision immuno-oncology and the development of effective combination therapies. Here, we demonstrate the ability to interrogate ex vivo response to ICB using murine- and patient-derived organotypic tumor spheroids (MDOTS/PDOTS). MDOTS/PDOTS isolated from mouse and human tumors retain autologous lymphoid and myeloid cell populations and respond to ICB in short-term three-dimensional microfluidic culture. Response and resistance to ICB was recapitulated using MDOTS derived from established immunocompetent mouse tumor models. MDOTS profiling demonstrated that TBK1/IKKϵ inhibition enhanced response to PD-1 blockade, which effectively predicted tumor response in vivo. Systematic profiling of secreted cytokines in PDOTS captured key features associated with response and resistance to PD-1 blockade. Thus, MDOTS/PDOTS profiling represents a novel platform to evaluate ICB using established murine models as well as clinically relevant patient specimens. Significance: Resistance to PD-1 blockade remains a challenge for many patients, and biomarkers to guide treatment are lacking. Here, we demonstrate feasibility of ex vivo profiling of PD-1 blockade to interrogate the tumor immune microenvironment, develop therapeutic combinations, and facilitate precision immuno-oncology efforts. Cancer Discov; 8(2); 196–215. ©2017 AACR. See related commentary by Balko and Sosman, p. 143. See related article by Deng et al., p. 216. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 127

Research Article1 August 1990free access Distinct functional roles of the two intracellular phosphatase like domains of the receptor-linked protein tyrosine phosphatases LCA and LAR. M. Streuli M. Streuli Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author N. X. Krueger N. X. Krueger Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author T. Thai T. Thai Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author M. Tang M. Tang Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author H. Saito H. Saito Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author M. Streuli M. Streuli Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author N. X. Krueger N. X. Krueger Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author T. Thai T. Thai Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author M. Tang M. Tang Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author H. Saito H. Saito Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. Search for more papers by this author Author Information M. Streuli1, N. X. Krueger1, T. Thai1, M. Tang1 and H. Saito1 1Division of Tumor Immunology, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, MA 02115. The EMBO Journal (1990)9:2399-2407https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1990.tb07415.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info Protein tyrosine phosphorylation is regulated by both protein tyrosine kinases and protein tyrosine phosphatases (PTPases). Recently, the structures of a family of PTPases have been described. In order to study the structure-function relationships of receptor-linked PTPases, we analyzed the effects of deletion and point mutations within the cytoplasmic region of the receptor-linked PTPases, LCA and LAR. We show that the first of the two domains has enzyme activity by itself, and that one cysteine residue in the first domain of both LCA and LAR is absolutely required for activity. The second PTPase like domains do not have detectable catalytic activity using a variety of substrates, but sequences within the second domains influence substrate specificity. The functional significance of a stretch of 10 highly conserved amino acid residues surrounding the critical cysteine residue located in the first domain of LAR was assessed. At most positions, any substitution severely reduced enzyme activity, while missense mutations at the other positions tested could be tolerated to varying degrees depending on the amino acid substitution. It is suggested that this stretch of amino acids may be part of the catalytic center of PTPases. Previous ArticleNext Article Volume 9Issue 81 August 1990In this issue RelatedDetailsLoading ...

Abstract KRAS-driven lung cancers frequently inactivate TP53 and/or STK11/LKB1, defining tumor subclasses with emerging clinical relevance. Specifically, KRAS-LKB1 (KL)–mutant lung cancers are particularly aggressive, lack PD-L1, and respond poorly to immune checkpoint blockade (ICB). The mechanistic basis for this impaired immunogenicity, despite the overall high mutational load of KRAS-mutant lung cancers, remains obscure. Here, we report that LKB1 loss results in marked silencing of stimulator of interferon genes (STING) expression and insensitivity to cytoplasmic double-strand DNA (dsDNA) sensing. This effect is mediated at least in part by hyperactivation of DNMT1 and EZH2 activity related to elevated S-adenylmethionine levels and reinforced by DNMT1 upregulation. Ectopic expression of STING in KL cells engages IRF3 and STAT1 signaling downstream of TBK1 and impairs cellular fitness, due to the pathologic accumulation of cytoplasmic mitochondrial dsDNA associated with mitochondrial dysfunction. Thus, silencing of STING avoids these negative consequences of LKB1 inactivation, while facilitating immune escape. Significance: Oncogenic KRAS-mutant lung cancers remain treatment-refractory and are resistant to ICB in the setting of LKB1 loss. These results begin to uncover the key underlying mechanism and identify strategies to restore STING expression, with important therapeutic implications because mitochondrial dysfunction is an obligate component of this tumor subtype. See related commentary by Corte and Byers, p. 16. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1

Summary

 Eradicating tumor dormancy that develops following epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitor (TKI) treatment of EGFR-mutant non-small cell lung cancer, is an attractive therapeutic strategy but the mechanisms governing this process are poorly understood. Blockade of ERK1/2 reactivation following EGFR TKI treatment by combined EGFR/MEK inhibition uncovers cells that survive by entering a senescence-like dormant state characterized by high YAP/TEAD activity. YAP/TEAD engage the epithelial-to-mesenchymal transition transcription factor SLUG to directly repress pro-apoptotic BMF, limiting drug-induced apoptosis. Pharmacological co-inhibition of YAP and TEAD, or genetic deletion of YAP1, all deplete dormant cells by enhancing EGFR/MEK inhibition-induced apoptosis. Enhancing the initial efficacy of targeted therapies could ultimately lead to prolonged treatment responses in cancer patients.

Microfluidic culture has the potential to revolutionize cancer diagnosis and therapy.

Summary Human cancers often re-express germline factors, yet their mechanistic role in oncogenesis and cancer progression remains unknown. Here we demonstrate that DDX4, a germline factor and RNA helicase conserved in all multicellular organisms, contributes to epithelial mesenchyme transition (EMT)-like features and cisplatin resistance in small cell lung cancer (SCLC) cells. DDX4 depletion in H69AR and SHP77 cell lines decreased motility and resistance to cisplatin, whereas its overexpression increased these features. Proteomic analysis suggests that DDX4 upregulates metabolic protein expression related to DNA repair and immune/inflammatory response, suggesting its fundamental function may be in regulating cellular metabolism. Consistent with these trends in cell lines, DDX4 depletion compromised in vivo tumor development while its overexpression enhanced tumor growth even after cisplatin treatment in nude mice. Although the DDX4 expression level in somatic tumors is generally low compared to that in the germline, the relatively higher DDX4 expression in SCLC patients correlates with decreased survival and shows increased expression of EMT and cisplatin resistance markers. Taken together, we conclude that DDX4 influences the survival of SCLC patients by altering cellular metabolism in response to environmental cues such as drug treatments. This fundamental function of DDX4 as a germline factor might be applicable in other cancer types that express DDX4 and may serve as a key to combat specific tumors that are highly resistant to treatments. Highlights DDX4 contributes to cellular motility and drug resistance in SCLC cells. DDX4-overexpression globally alters the proteome and suppresses cytokine production. DDX4 promotes tumorigenesis and drug resistance in vitro and in vivo . DDX4 expression correlates with survival in SCLC patients and with immune/inflammatory response both in cell lines and patient samples.

Abstract Epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitors are commonly used to treat non-small cell lung cancers with EGFR mutations, but drug resistance often emerges. Intratumor heterogeneity is a known cause of targeted therapy resistance and is considered a major factor in treatment failure. This study identifies clones of EGFR-mutant non-small cell lung tumors expressing low levels of both wild-type and mutant EGFR protein. These EGFR-low cells are intrinsically more tolerant to EGFR inhibitors, more invasive, and exhibit an epithelial-to-mesenchymal-like phenotype compared to their EGFR-high counterparts. The EGFR-low cells secrete Transforming growth factor beta (TGFβ) family cytokines, leading to increased recruitment of cancer-associated fibroblasts and immune suppression, thus contributing to the drug-tolerant tumor microenvironment. Notably, pharmacological induction of EGFR using epigenetic inhibitors sensitizes the resistant cells to EGFR inhibition. These findings suggest that intrinsic drug resistance can be prevented or reversed using combination therapies.