Abstract Since the identification of the first RNA demethylase and the establishment of methylated RNA immunoprecipitation-sequencing methodology 6 to 7 years ago, RNA methylation has emerged as a widespread phenomenon and a critical regulator of transcript expression. This new layer of regulation is termed “epitranscriptomics.” The most prevalent RNA methylation, N6-methyladenosine (m6A), occurs in approximately 25% of transcripts at the genome-wide level and is enriched around stop codons, in 5′- and 3′-untranslated regions, and within long internal exons. RNA m6A modification regulates RNA splicing, translocation, stability, and translation into protein. m6A is catalyzed by the RNA methyltransferases METTL3, METTL14, and METTL16 (writers), is removed by the demethylases FTO and ALKBH5 (erasers), and interacts with m6A-binding proteins, such as YTHDF1 and IGF2BP1 (readers). RNA methyltransferases, demethylases, and m6A-binding proteins are frequently upregulated in human cancer tissues from a variety of organ origins, increasing onco-transcript and oncoprotein expression, cancer cell proliferation, survival, tumor initiation, progression, and metastasis. Although RNA methyltransferase inhibitors are not available yet, FTO inhibitors have shown promising anticancer effects in vitro and in animal models of cancer. Further screening for selective and potent RNA methyltransferase, demethylase, or m6A-binding protein inhibitors may lead to compounds suitable for future clinical trials in cancer patients.

Genetic alterations in tumor cells often lead to the emergence of growth-stimulatory autocrine and paracrine signals, involving overexpression of secreted peptide growth factors, cytokines, and hormones. Increased levels of these soluble proteins may be exploited for cancer diagnosis and management or as points of therapeutic intervention. Here, we combined the use of controlled vocabulary terms and sequence-based algorithms to predict genes encoding secreted proteins from among approximately 12,500 sequences represented on oligonucleotide microarrays. Expression of these genes was queried in 150 carcinomas from 10 anatomic sites of origin and compared with 46 normal tissues derived from the corresponding sites of tumor origin and other body tissues and organs. Of 74 different genes identified as overexpressed in cancer tissues, several encode proteins with demonstrated clinical diagnostic application, such as alpha-fetoprotein in liver carcinoma, and kallikreins 6 and 10 in ovarian cancer, or therapeutic utility, such as gastrin-releasing peptide/bombesin in lung carcinomas. We show that several of the other candidate genes encode proteins with high levels of tumor-associated expression by immunohistochemistry on tissue microarrays and further demonstrate significantly elevated levels of another novel candidate protein, macrophage inhibitory cytokine 1, a distant member of the transforming growth factor-beta superfamily, in the serum of patients with metastatic prostate, breast, and colorectal carcinomas. Our results suggest that the combination of annotation/protein sequence analysis, transcript profiling, immunohistochemistry, and immunoassay is a powerful approach for delineating candidate biomarkers with potential clinical significance and may be broadly applicable to other human diseases.

Protein abundance and phosphorylation convey important information about pathway activity and molecular pathophysiology in diseases including cancer, providing biological insight, informing drug and diagnostic development, and guiding therapeutic intervention. Analyzed tissues are usually collected without tight regulation or documentation of ischemic time. To evaluate the impact of ischemia, we collected human ovarian tumor and breast cancer xenograft tissue without vascular interruption and performed quantitative proteomics and phosphoproteomics after defined ischemic intervals. Although the global expressed proteome and most of the >25,000 quantified phosphosites were unchanged after 60 min, rapid phosphorylation changes were observed in up to 24% of the phosphoproteome, representing activation of critical cancer pathways related to stress response, transcriptional regulation, and cell death. Both pan-tumor and tissue-specific changes were observed. The demonstrated impact of pre-analytical tissue ischemia on tumor biology mandates caution in interpreting stress-pathway activation in such samples and motivates reexamination of collection protocols for phosphoprotein analysis.

Currently, exosomes showed appropriate potential in the repair of skin injury. However, the functions of the exosomes could be compromised rapidly due to their short half-life and high clearance rate in vivo. In addition, the controlled release of effective concentrations of exosomes could increase the utilization efficiency of exosomes in wound healing. Accordingly, the design of an effective system for the controlled delivery of exosomes during the wound treatment period was necessary. In this contribution, we designed a novel exosome-based multifunctional nanocomposite platform with photothermal-controlled release performance for the repair of skin injury. Based on the agarose hydrogel, two-dimensional Ti3C2 (Ti3C2 MXene) and human umbilical cord mesenchymal stem cell (hucMSC)-derived exosomes, the as-prepared platform (i.e., hucMSC-derived exosome/Ti3C2 MXene hydrogel) was synthesized for the first time. Apart from possessing injectability, the hucMSC-derived exosome/Ti3C2 MXene hydrogel utilized the excellent photothermal effect of Ti3C2 MXene and proper phase transition performance of agarose hydrogel to provide a photothermal-controlled release system for the hucMSC-derived exosomes, which was beneficial for the personalized on-demand drug delivery. Importantly, the hucMSC-derived exosomes maintained their inherent structure and activity after being released from the Ti3C2 MXene hydrogel. Additionally, the as-prepared hydrogel with multifunctional performance also presented remarkable biocompatibility and photothermal-antibacterial property, and could efficiently accelerate wound healing by promoting cell proliferation, angiogenesis, collagen deposition, and reducing the level of inflammation at the wound site. The results suggested that the exosome-based multifunctional nanocomposite platform with great potential for wound healing would make significant advances in the revolution of traditional treatment methods in skin injury.

Many cancer-driving protein targets remain undruggable due to a lack of binding molecular scaffolds. In this regard, octahedral metal complexes with unique and versatile three-dimensional structures have rarely been explored as inhibitors of undruggable protein targets. Here, we describe antitumor iridium(III) pyridinium-N-heterocyclic carbene complex 1a , which profoundly reduces the viability of lung and breast cancer cells as well as cancer patient-derived organoids at low micromolar concentrations. Compound 1a effectively inhibits the growth of non-small-cell lung cancer and triple-negative breast cancer xenograft tumors, impedes the metastatic spread of breast cancer cells, and can be modified into an antibody-drug conjugate payload to achieve precise tumor delivery in mice. Identified by thermal proteome profiling, an important molecular target of 1a in cellulo is Girdin, a multifunctional adaptor protein that is overexpressed in cancer cells and unequivocally serves as a signaling hub for multiple pivotal oncogenic pathways. However, specific small-molecule inhibitors of Girdin have not yet been developed. Notably, 1a exhibits high binding affinity to Girdin with a K d of 1.3 μM and targets the Girdin-linked EGFR/AKT/mTOR/STAT3 cancer-driving pathway, inhibiting cancer cell proliferation and metastatic activity. Our study reveals a potent Girdin-targeting anticancer compound and demonstrates that octahedral metal complexes constitute an untapped library of small-molecule inhibitors that can fit into the ligand-binding pockets of key oncoproteins.

Abstract Tumor-initiating cells with reprogramming plasticity are thought to be essential for cancer development and metastatic regeneration in many cancers; however, the molecular mechanisms are not fully understood. This study reports that CD81, a tetraspanin protein marker of small extracellular vesicles (exosomes), functions as a binding partner of CD44 and facilitates self-renewal of tumor initiating cells. Using machine learning-assisted protein structure modeling, co-immunoprecipitation, and mutagenesis approaches, we further demonstrate that CD81 interacts with CD44 on the cellular membrane through their extracellular regions. In-depth global and phosphoproteomic analyses of clustering tumor cells unveils endocytosis-related signature pathways of proteins and phosphorylation patterns regulated by CD81 and CD44 specifically or shared between two. Notably, CRISPR Cas9-mediated depletion of either CD44 or CD81 results in loss of both proteins in cancer cell-secreted exosomes, a state which abolishes exosome-induced self-renewal of recipient cells for mammosphere formation. CD81 is expressed in >80% of human circulating tumor cells (CTCs) and specifically enriched in clustered CTCs along with CD44 isolated from breast cancer patients. Mimicking the phenotypes of CD44 deficiency, loss of CD81 also inhibits tumor cluster aggregation, tumorigenesis, and lung metastasis of triple negative breast cancer (TNBC), supporting the clinical significance of CD81 in association with patient outcomes. Our study highlights the novel role of CD81 and its partnership with CD44 in cancer exosomes, self-renewal, CTC clustering, and metastasis initiation of TNBC.

Abstract Homozygous lamina/c p.R527C mutations result in severe mandibuloacral dysplasia (MAD) and progeroid syndrome, but the underlying molecular pathology remains unknown. Here, we report on three patients with MAD, all displaying severe systemic inflammaging and characterized the major molecular pathways involved in the manifestation of this disease. Analysis of induced pluripotent stem cell (IPSC)-derived mesenchymal stem cells (MAD-iMSCs) obtained from the patients revealed that increased mitochondrial Ca +2 loading was the root cause of lost mitochondrial membrane potential, abnormal fission/fusion and fragmentation, which then participated in inflammaging by inducing the inflammasome. These alterations in Ca +2 homeostasis were mediated by signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3), which is located on the mitochondrial associated membrane (MAM). STAT3 function could be rescued by treatment with clinically-approved IL-6 blockers, or by correction of R527C mutations. In addition, extracellular vesicles (EVs) obtained from MAD-iMSCs displayed reduced immunomodulatory function, being unable to rescue bleomycin-induced lung fibrosis and triggering mitochondrial dysfunction, senescence, and fibrosis in healthy cells. Our results provide new insights into the pathology of complex lamin-associated MAD with systemic immunosenescence, and suggest that targeting defective mitochondrial Ca +2 homeostasis may represent a promising novel therapy for this condition.

ABSTRACT Genomic amplification of the distal portion of chromosome 3q, which encodes a number of oncogenic proteins, is one of the most frequent chromosomal abnormalities in malignancy. Here we functionally characterise a non-protein product of the 3q region, the long noncoding RNA (lncRNA) PLANE, which is upregulated in diverse cancer types through copy number gain as well as E2F1-mediated transcriptional activation. PLANE forms an RNA-RNA duplex with the nuclear receptor co-repressor 2 (NCOR2) pre-mRNA at intron 45, binds to heterogeneous ribonucleoprotein M (hnRNPM) and facilitates the association of hnRNPM with the intron, thus leading to repression of the alternative splicing (AS) event generating NCOR2-202, a major protein-coding NCOR2 AS variant. In consequence, PLANE promotes cancer cell proliferation and tumorigenicity and its upregulation is associated with poor patient outcomes. These results uncover the function and regulation of PLANE and suggest that PLANE may constitute a therapeutic target in the pan-cancer context.

Abstract Background The child cancer, neuroblastoma (NB), is characterised by a low incidence of mutations and strong oncogenic embryonal driver signals. Many new targeted epigenetic modifier drugs have failed in human trials as monotherapy. Methods We performed a high‐throughput, combination chromatin‐modifier drug screen against NB cells. We screened 13 drug candidates in 78 unique combinations. Results We found that the combination of two histone methyltransferase (HMT) inhibitors: GSK343, targeting EZH2, and SGC0946, targeting DOT1L, demonstrated the strongest synergy across 8 NB cell lines, with low normal fibroblast toxicity. High mRNA expression of both EZH2 and DOT1L in NB tumour samples correlated with the poorest patient survival. Combination HMT inhibitor treatment caused activation of ATF4‐mediated endoplasmic reticulum (ER) stress responses. In addition, glutathione and several amino acids were depleted by HMT inhibitor combination on mass spectrometry analysis. The combination of SGC0946 and GSK343 reduced tumour growth in comparison to single agents. Conclusion Our results support further investigation of HMT inhibitor combinations as a therapeutic approach in NB.

Selecting and breeding rice cultivars that enable strong cadmium (Cd) accumulation in rice straw but low accumulation in brown rice is a promising way to achieve Cd phytoremediation as well as to ensure the food safety of rice. Herein, we isolated a gene OsWNK9 from the quantitative trait locus associated with reducing Cd translocation from rice straw to brown rice and decreasing the Cd concentration in brown rice (BRCdC). Continuous strong expression of OsWNK9 was observed in nodes and internode and was induced after Cd supply. OsWNK9 was localized in the rice cell nucleus and participated in the regulation of Cd transport in yeast. Two independent oswnk9 rice mutants were generated via CRISPR/Cas9 gene-editing and showed significantly higher BRCdC than that of the wild type (WT). The BRCdC of knockout oswnk9 mutants was 0.227 mg kg