Shuttling of macromolecules between different cellular compartments helps regulate the timing and extent of different cellular activities. Here, we report that LC3, a key initiator of autophagy that cycles between the nucleus and cytoplasm, becomes selectively activated in the nucleus during starvation through deacetylation by the nuclear deacetylase Sirt1. Deacetylation of LC3 at K49 and K51 by Sirt1 allows LC3 to interact with the nuclear protein DOR and return to the cytoplasm with DOR, where it is able to bind Atg7 and other autophagy factors and undergo phosphatidylethanolamine conjugation to preautophagic membranes. The association of deacetylated LC3 with autophagic factors shifts LC3’s distribution from the nucleus toward the cytoplasm. Thus, an acetylation-deacetylation cycle ensures that LC3 effectively redistributes in an activated form from nucleus to cytoplasm, where it plays a central role in autophagy to enable the cell to cope with the lack of external nutrients.

Emerging evidence has shown the association of aberrantly expressed microRNAs (miRNAs) with tumor development and progression. However, little is known about the potential role of miRNAs in gastric carcinogenesis. Here, we performed miRNA microarray to screen miRNAs differentially expressed in the paired gastric cancer and their adjacent nontumor tissues and found that miR-375 was greatly downregulated in gastric cancer tissues. Quantitative real-time PCR analysis verified that miR-375 expression was significantly decreased in more than 90% of primary gastric cancers compared with their nontumor counterparts from patients undergoing gastric resection. Overexpression of miR-375 significantly inhibited gastric cancer cell proliferation in vitro and in vivo. Forced expression of miR-375 in gastric cancer cells significantly reduced the protein level of Janus kinase 2 (JAK2) and repressed the activity of a luciferase reporter carrying the 3′-untranslated region of JAK2, which was abolished by mutation of the predicted miR-375-binding site, indicating that JAK2 may be a miR-375 target gene. Either inhibition of JAK2 activity by AG490 or silencing of JAK2 by RNAi suppressed gastric cancer cell proliferation resembling that of miR-375 overexpression. Moreover, ectopic expression of JAK2 can partially reverse the inhibition of cell proliferation caused by miR-375. Finally, we found a significant inverse correlation between miR-375 expression and JAK2 protein level in gastric cancer. Thus, these data suggest that miR-375 may function as a tumor suppressor to regulate gastric cancer cell proliferation potentially by targeting the JAK2 oncogene, implicating a role of miR-375 in the pathogenesis of gastric cancer.

Background & AimsWe aimed to identify long noncoding RNAs (lncRNAs) that are up-regulated in gastric cancer tissues from patients and study their function in gastric tumor metastasis.MethodsWe collected gastric tumor and nontumor tissues from patients in China and analyzed levels of lncRNAs by microarray analysis, proteins by immunohistochemistry, and RNAs by quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction; we compared these with survival times of patients and tumor progression. RNA levels were knocked down or knocked out in BGC-823, SGC-7901, and MKN45 cell lines using small interfering or short hairpin RNAs or clustered regularly interspaced short palindromic repeats (ie, CRISPR)/CRISPR associated protein 9 (ie, Cas9) vectors. Genes were overexpressed from transfected plasmids in HGC-27 cells. Cells were analyzed by Northern blot and immunoblot, polysome profiling assay, and cell invasion assay. Cells were injected into the tail veins or spleens of nude mice or SCID mice; lung and liver tissues were collected, and metastases were counted. lncRNAs were cloned by using rapid amplification of complementary DNA ends. Their interactions with other genes were determined by RNA pulldown and mapping assays.ResultsIn microarray analyses, we identified 151 lncRNAs expressed at significantly higher levels in gastric tumor vs nontumor tissues. Levels of an lncRNA that we called gastric cancer metastasis associated long noncoding RNA (GMAN) were increased in gastric tumor tissues, compared with nontumor tissues; its up-regulation was associated with tumor metastasis and shorter survival times of patients. The GMAN gene overlaps with the ephrin A1 gene (EFNA1) and was highly expressed in BGC-823 and MKN45 cells. Knockdown of GMAN in these cells did not affect proliferation, colony formation, or adhesion but did reduce their invasive activity in Transwell assays. Ectopic expression of GMAN increased the invasive activity of HGC-27 cells. BGC-823 and MKN45 cells with knockdown of GMAN formed fewer metastases after injection into tail veins of nude mice. Knockdown or knockout of GMAN also reduced levels of ephrin A1 protein in cells. We found that GMAN promoted translation of ephrin A1 messenger RNA into protein by binding to the antisense GMAN RNA (GMAN-AS)—this antisense sequence is also complementary to that of ephrin A1 mRNA. Levels of ephrin A1 protein were also increased in gastric tumors from patients with metastases than in those without metastases. Knockout of ephrin A1 in BGC-823 cells reduced their invasive activity in Transwell assays and ability to form metastases after injection into SCID mice. Ectopic expression of ephrin A1 in BGC-823 cells with knockdown or knockout of GMAN restored their invasive activities and ability form metastases in nude or SCID mice. A CRISPR/Cas9-based strategy to disrupt the GMAN gene significantly reduced the numbers of metastases formed from SGC-7901 cells in mice.ConclusionsWe identified an lncRNA, which we call GMAN, that is increased in gastric tumors from patients and associated with survival and formation of metastases. It regulates translation of ephrin A1 mRNA by binding competitively to GMAN-AS. Knockdown or knockout of GMAN or ephrin A1 in gastric cancer cell lines reduces their invasive activity and ability to form metastases after injection into mice. These genes might be targeted to prevent or reduce gastric cancer metastasis. We aimed to identify long noncoding RNAs (lncRNAs) that are up-regulated in gastric cancer tissues from patients and study their function in gastric tumor metastasis. We collected gastric tumor and nontumor tissues from patients in China and analyzed levels of lncRNAs by microarray analysis, proteins by immunohistochemistry, and RNAs by quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction; we compared these with survival times of patients and tumor progression. RNA levels were knocked down or knocked out in BGC-823, SGC-7901, and MKN45 cell lines using small interfering or short hairpin RNAs or clustered regularly interspaced short palindromic repeats (ie, CRISPR)/CRISPR associated protein 9 (ie, Cas9) vectors. Genes were overexpressed from transfected plasmids in HGC-27 cells. Cells were analyzed by Northern blot and immunoblot, polysome profiling assay, and cell invasion assay. Cells were injected into the tail veins or spleens of nude mice or SCID mice; lung and liver tissues were collected, and metastases were counted. lncRNAs were cloned by using rapid amplification of complementary DNA ends. Their interactions with other genes were determined by RNA pulldown and mapping assays. In microarray analyses, we identified 151 lncRNAs expressed at significantly higher levels in gastric tumor vs nontumor tissues. Levels of an lncRNA that we called gastric cancer metastasis associated long noncoding RNA (GMAN) were increased in gastric tumor tissues, compared with nontumor tissues; its up-regulation was associated with tumor metastasis and shorter survival times of patients. The GMAN gene overlaps with the ephrin A1 gene (EFNA1) and was highly expressed in BGC-823 and MKN45 cells. Knockdown of GMAN in these cells did not affect proliferation, colony formation, or adhesion but did reduce their invasive activity in Transwell assays. Ectopic expression of GMAN increased the invasive activity of HGC-27 cells. BGC-823 and MKN45 cells with knockdown of GMAN formed fewer metastases after injection into tail veins of nude mice. Knockdown or knockout of GMAN also reduced levels of ephrin A1 protein in cells. We found that GMAN promoted translation of ephrin A1 messenger RNA into protein by binding to the antisense GMAN RNA (GMAN-AS)—this antisense sequence is also complementary to that of ephrin A1 mRNA. Levels of ephrin A1 protein were also increased in gastric tumors from patients with metastases than in those without metastases. Knockout of ephrin A1 in BGC-823 cells reduced their invasive activity in Transwell assays and ability to form metastases after injection into SCID mice. Ectopic expression of ephrin A1 in BGC-823 cells with knockdown or knockout of GMAN restored their invasive activities and ability form metastases in nude or SCID mice. A CRISPR/Cas9-based strategy to disrupt the GMAN gene significantly reduced the numbers of metastases formed from SGC-7901 cells in mice. We identified an lncRNA, which we call GMAN, that is increased in gastric tumors from patients and associated with survival and formation of metastases. It regulates translation of ephrin A1 mRNA by binding competitively to GMAN-AS. Knockdown or knockout of GMAN or ephrin A1 in gastric cancer cell lines reduces their invasive activity and ability to form metastases after injection into mice. These genes might be targeted to prevent or reduce gastric cancer metastasis.

SUMMARY Melanocortin-4 receptor (MC4R) plays a central role in the regulation of energy homeostasis. Its high sequence similarity to other MC receptor family members, low agonist selectivity and the lack of structural information concerning receptor activation have hampered the development of MC4R-seletive therapeutics to treat obesity. Here, we report four high-resolution structures of full-length MC4R in complex with the heterotrimeric Gs protein stimulated by the endogenous peptide α-MSH, FDA-approved drugs afamelanotide (Scenesse™) and bremelanotide (Vyleesi™), and selective small-molecule ligand THIQ, respectively. Together with pharmacological studies, our results reveal the conserved binding mode of peptidic agonists, the distinctive molecular details of small-molecule agonist recognition underlying receptor subtype selectivity, and distinct activation mechanism for MC4R, thereby offering new insights into G protein coupling. Our work may facilitate the discovery of selective therapeutic agents targeting MC4R.

Abstract The extracellular matrix (ECM) is a complex assembly of proteins that provide interstitial scaffolding and elastic recoil to human lungs. The pulmonary extracellular matrix (ECM) is increasingly recognized as an independent bioactive entity by creating biochemical and mechanical signals that influence disease pathogenesis, making it an attractive therapeutic target. However, the pulmonary ECM proteome (“matrisome”) remains challenging to analyze by mass spectrometry due to its inherent biophysical properties and relatively low abundance. Here, we introduce a strategy designed for rapid and efficient characterization of the human pulmonary ECM using the photocleavable surfactant Azo. We coupled this approach with trapped ion mobility MS with diaPASEF to maximize depth of matrisome coverage. Using this strategy, we identify nearly 400 unique matrisome proteins with excellent reproducibility that are known to be important in lung biology, including key insoluble ECM proteins.

Abstract Background RNA pseudouridylation is a critical post‐transcriptional modification that influences gene expression and impacts various biological functions. Despite its significance, the role of mRNA pseudouridylation in cancer remains poorly understood. This study investigates the impact of pseudouridine synthase 7 (PUS7)‐mediated pseudouridylation of Alpha‐ketoglutarate‐dependent Dioxygenase alkB Homolog 3 ( ALKBH3 ) mRNA in gastric cancer. Methods Immunohistochemistry and Western blotting were used to assess PUS7 protein levels in human gastric cancer tissues. The relationship between PUS7 and gastric cancer progression was examined using 3D colony formation assays and subcutaneous xenograft models. Real‐time quantitative PCR (RT‐qPCR), Western blotting, and polysome profiling assays were conducted to investigate how PUS7 regulates ALKBH3. A locus‐specific pseudouridine (Ψ) detection assay was used to identify Ψ sites on ALKBH3 mRNA. Results Our findings indicate a significant reduction of PUS7 in gastric cancer tissues compared to adjacent non‐tumour tissues. Functional analyses reveal that PUS7 inhibits gastric cancer cell proliferation and tumour growth via its catalytic activity. Additionally, PUS7 enhances the translation efficiency of ALKBH3 mRNA by modifying the U696 site with pseudouridine, thereby attenuating tumour growth. Importantly, ALKBH3 functions as a tumour suppressor in gastric cancer, with its expression closely correlated with PUS7 levels in tumour tissues. Conclusions PUS7‐dependent pseudouridylation of ALKBH3 mRNA enhances its translation, thereby suppressing gastric cancer progression. These findings highlight the potential significance of mRNA pseudouridylation in cancer biology and suggest a therapeutic target for gastric cancer. Highlights PUS7 enhances the translation efficiency of ALKBH3 through its pseudouridylation activity on ALKBH3 mRNA, thereby inhibiting gastric tumourigenesis. The expression levels of PUS7 and ALKBH3 are significantly correlated in gastric tumours, which may be potential prognostic predictors and therapeutic targets for patients with gastric cancer.

Cytokinesis is required for faithful division of cytoplasmic components and duplicated nuclei into two daughter cells. Midbody, a protein-dense organelle that forms at the intercellular bridge, is indispensable for successful cytokinesis. However, the regulatory mechanism of cytokinesis at the midbody still remains elusive. Here, we unveil a critical role for NudC-like protein 2 (NudCL2), a co-chaperone of heat shock protein 90 (Hsp90), in cytokinesis regulation by stabilizing regulator of chromosome condensation 2 (RCC2) at the midbody in mammalian cells. NudCL2 localizes at the midbody, and its downregulation results in cytokinesis failure, multinucleation and midbody disorganization. Using iTRAQ-based quantitative proteomic analysis, we find that RCC2 levels are decreased in NudCL2 knockout (KO) cells. Moreover, Hsp90 forms a complex with NudCL2 to stabilize RCC2, which is essential for cytokinesis. RCC2 depletion mirrors phenotypes observed in NudCL2-downregulated cells. Importantly, ectopic expression of RCC2 rescues the cytokinesis defects induced by NudCL2 deletion, but not vice versa. Together, our data reveal the significance of the NudCL2/Hsp90/RCC2 pathway in cytokinesis at the midbody.

Abstract The systematic identification and functional characterization of noncanonical translation products, such as novel peptides, will facilitate the understanding of the human genome and provide new insights into cell biology. Here, we constructed a high-coverage peptide sequencing reference library with 11,668,944 open reading frames and employed an ultrafiltration tandem mass spectrometry assay to identify novel peptides. Through these methods, we discovered 8945 previously unannotated peptides from normal gastric tissues, gastric cancer tissues and cell lines, nearly half of which were derived from noncoding RNAs. Moreover, our CRISPR screening revealed that 1161 peptides are involved in tumor cell proliferation. The presence and physiological function of a subset of these peptides, selected based on screening scores, amino acid length, and various indicators, were verified through Flag-knockin and multiple other methods. To further characterize the potential regulatory mechanisms involved, we constructed a framework based on artificial intelligence structure prediction and peptide‒protein interaction network analysis for the top 100 candidates and revealed that these cancer-related peptides have diverse subcellular locations and participate in organelle-specific processes. Further investigation verified the interacting partners of pep1-nc-OLMALINC, pep5-nc-TRHDE-AS1, pep-nc-ZNF436-AS1 and pep2-nc-AC027045.3, and the functions of these peptides in mitochondrial complex assembly, energy metabolism, and cholesterol metabolism, respectively. We showed that pep5-nc-TRHDE-AS1 and pep2-nc-AC027045.3 had substantial impacts on tumor growth in xenograft models. Furthermore, the dysregulation of these four peptides is closely correlated with clinical prognosis. Taken together, our study provides a comprehensive characterization of the noncanonical proteome, and highlights critical roles of these previously unannotated peptides in cancer biology.