Background & AimsAblation of Notch signaling within the intestinal epithelium results in loss of proliferating crypt progenitors due to their conversion into postmitotic secretory cells. We aimed to confirm that Notch was active in stem cells (SCs), investigate consequences of loss of Notch signaling within the intestinal SC compartment, and identify the physiologic ligands of Notch in mouse intestine. Furthermore, we investigated whether the induction of goblet cell differentiation that results from loss of Notch requires the transcription factor Krüppel-like factor 4 (Klf4).MethodsTransgenic mice that carried a reporter of Notch1 activation were used for lineage tracing experiments. The in vivo functions of the Notch ligands Jagged1 (Jag1), Delta-like1 (Dll1), Delta-like4 (Dll4), and the transcription factor Klf4 were assessed in mice with inducible, gut-specific gene targeting (Vil-Cre-ERT2).ResultsNotch1 signaling was found to be activated in intestinal SCs. Although deletion of Jag1 or Dll4 did not perturb the intestinal epithelium, inactivation of Dll1 resulted in a moderate increase in number of goblet cells without noticeable effects of progenitor proliferation. However, simultaneous inactivation of Dll1 and Dll4 resulted in the complete conversion of proliferating progenitors into postmitotic goblet cells, concomitant with loss of SCs (Olfm4+, Lgr5+, and Ascl2+). Klf4 inactivation did not interfere with goblet cell differentiation in adult wild-type or in Notch pathway–deficient gut.ConclusionsNotch signaling in SCs and progenitors is activated by Dll1 and Dll4 ligands and is required for maintenance of intestinal progenitor and SCs. Klf4 is dispensable for goblet cell differentiation in intestines of adult Notch-deficient mice. Ablation of Notch signaling within the intestinal epithelium results in loss of proliferating crypt progenitors due to their conversion into postmitotic secretory cells. We aimed to confirm that Notch was active in stem cells (SCs), investigate consequences of loss of Notch signaling within the intestinal SC compartment, and identify the physiologic ligands of Notch in mouse intestine. Furthermore, we investigated whether the induction of goblet cell differentiation that results from loss of Notch requires the transcription factor Krüppel-like factor 4 (Klf4). Transgenic mice that carried a reporter of Notch1 activation were used for lineage tracing experiments. The in vivo functions of the Notch ligands Jagged1 (Jag1), Delta-like1 (Dll1), Delta-like4 (Dll4), and the transcription factor Klf4 were assessed in mice with inducible, gut-specific gene targeting (Vil-Cre-ERT2). Notch1 signaling was found to be activated in intestinal SCs. Although deletion of Jag1 or Dll4 did not perturb the intestinal epithelium, inactivation of Dll1 resulted in a moderate increase in number of goblet cells without noticeable effects of progenitor proliferation. However, simultaneous inactivation of Dll1 and Dll4 resulted in the complete conversion of proliferating progenitors into postmitotic goblet cells, concomitant with loss of SCs (Olfm4+, Lgr5+, and Ascl2+). Klf4 inactivation did not interfere with goblet cell differentiation in adult wild-type or in Notch pathway–deficient gut. Notch signaling in SCs and progenitors is activated by Dll1 and Dll4 ligands and is required for maintenance of intestinal progenitor and SCs. Klf4 is dispensable for goblet cell differentiation in intestines of adult Notch-deficient mice.

Notch has been linked to beta-catenin-dependent tumorigenesis; however, the mechanisms leading to Notch activation and the contribution of the Notch pathway to colorectal cancer is not yet understood. By microarray analysis, we have identified a group of genes downstream of Wnt/beta-catenin (down-regulated when blocking Wnt/beta-catenin) that are directly regulated by Notch (repressed by gamma-secretase inhibitors and up-regulated by active Notch1 in the absence of beta-catenin signaling). We demonstrate that Notch is downstream of Wnt in colorectal cancer cells through beta-catenin-mediated transcriptional activation of the Notch-ligand Jagged1. Consistently, expression of activated Notch1 partially reverts the effects of blocking Wnt/beta-catenin pathway in tumors implanted s.c. in nude mice. Crossing APC(Min/+) with Jagged1(+/Delta) mice is sufficient to significantly reduce the size of the polyps arising in the APC mutant background indicating that Notch is an essential modulator of tumorigenesis induced by nuclear beta-catenin. We show that this mechanism is operating in human tumors from Familial Adenomatous Polyposis patients. We conclude that Notch activation, accomplished by beta-catenin-mediated up-regulation of Jagged1, is required for tumorigenesis in the intestine. The Notch-specific genetic signature is sufficient to block differentiation and promote vasculogenesis in tumors whereas proliferation depends on both pathways.

Abstract Compounds with specific cytotoxic activity in senescent cells, or senolytics, support the causal involvement of senescence in aging and offer therapeutic interventions. Here we report the identification of Cardiac Glycosides (CGs) as a family of compounds with senolytic activity. CGs, by targeting the Na+/K+ATPase pump, cause a disbalanced electrochemical gradient within the cell causing depolarization and acidification. Senescent cells present a slightly depolarized plasma membrane and higher concentrations of H+, making them more susceptible to the action of CGs. These vulnerabilities can be exploited for therapeutic purposes as evidenced by the in vivo eradication of tumors xenografted in mice after treatment with the combination of a senogenic and a senolytic drug. The senolytic effect of CGs is also effective in the elimination of senescence-induced lung fibrosis. This experimental approach allows the identification of compounds with senolytic activity that could potentially be used to develop effective treatments against age-related diseases.

Oxidation of H3 at lysine 4 (H3K4ox) by lysyl oxidase-like 2 (LOXL2) generates an H3 modification with an unknown physiological function. We find that LOXL2 and H3K4ox are higher in triple-negative breast cancer (TNBC) cell lines and patient-derived xenographs (PDXs) than those from other breast cancer subtypes. ChIP-seq revealed that H3K4ox is located primarily in heterochromatin, where it is involved in chromatin compaction. Knocking down LOXL2 reduces H3K4ox levels and causes chromatin decompaction, resulting in a sustained activation of the DNA damage response (DDR) and increased susceptibility to anticancer agents. This critical role that LOXL2 and oxidized H3 play in chromatin compaction and DDR suggests that functionally targeting LOXL2 could be a way to sensitize TNBC cells to conventional therapy.

Abstract Triple-negative breast cancer (TNBC) represents the most heterogeneous and aggressive subtype of breast carcinomas, characterized by the absence of clinical biomarkers (ERα, PR, and HER2) and the lack of targeted therapies. In this regard, several clinical trials have consistently failed to effectively stratify patients and identify specific treatments that elicit substantial responses. This study aims to pinpoint biomarkers expressed exclusively in the basal mammary epithelial compartment, facilitating a refined subclassification of this breast cancer subtype. Using computational analyses of single-cell RNA sequencing data, we have identified a list of genes associated with basal identity (BC-markers). Histological validation in 137 human samples has enabled us to categorize TNBC patients into BC-positive and BC-negative TNBC subtypes. Significantly, the presence of these markers correlates with a poorer prognosis in TNBC patients. Functional analyses have revealed a pivotal role for TAGLN in cell migration, likely influencing tumor aggressiveness. Further, we discovered that BC-marker expression is associated with the mesenchymal phenotype and increased sensitivity to the tyrosine kinase inhibitor dasatinib, particularly in BC-positive TNBC, suggesting novel therapeutic avenues. In our study, TAGLN emerged as a potential predictive biomarker for dasatinib responsiveness, offering new directions for personalized therapy for TNBC patients.