ABSTRACT MicroRNAs (miRNA) are short non-coding RNAs widely implicated in gene regulation. Most metazoan miRNAs utilize the RNase III enzymes Drosha and Dicer for biogenesis. One notable exception is the RNA polymerase II transcription start sites (TSS) miRNAs whose biogenesis does not require Drosha. The functional importance of the TSS-miRNA biogenesis is uncertain. To better understand the function of TSS-miRNAs, we applied a modified C rosslinking, L igation, and S equencing of H ybrids on Argonaute (AGO-qCLASH) to identify the targets for TSS-miRNAs in HCT116 colorectal cancer cells with or without DROSHA knockout. We observed that miR-320a hybrids dominate in TSS-miRNA hybrids identified by AGO-qCLASH. Targets for miR-320a are enriched in the eIF2 signaling pathway, a downstream component of the unfolded protein response. Consistently, in miR-320a mimic- and antagomir- transfected cells, differentially expressed genes are enriched in eIF2 signaling. Within the AGO-qCLASH data, we identified the endoplasmic reticulum (ER) chaperone Calnexin as a direct miR-320a target, thus connecting miR-320a to the unfolded protein response. During ER stress, but not amino acid deprivation, miR-320a up-regulates ATF4, a critical transcription factor for resolving ER stress. Our study investigates the targetome of the TSS-miRNAs in colorectal cancer cells and establishes miR-320a as a regulator of unfolded protein response.

Abstract Infiltration of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) leads to Immunosuppressive tumor microenvironment (TME), which is one of the major causes for low objective response rates of immune checkpoint blockade (ICB) therapy. Here, we report that chemical inhibition of p38α reverses this MDSC-induced immunosuppressive TME and improves the immunotherapy efficacy in triple negative breast cancer (TNBC). Firstly, by combining the tumor immunological phenotype (TIP) gene signature and high throughput sequencing based high throughput screening (HTS 2 ), we identified that ponatinib significantly inhibits the expression of “cold” tumor associated chemokines CXCL1 and CXCL2 in cancer cells. This inhibition decreases the infiltration of MDSCs and consequently increased the accumulation of “hot” tumor associated T cells and NK cells and thus reverses the immunosuppressive TME. Then, by multiple preclinical models, we found that ponatinib significantly inhibits tumor growth in a TME-dependent manner and enhances the efficacy of anti-PD-L1 immunotherapy on TNBC in vivo . Notably, ponatinib exhibits no significant inhibition on immune cells in mouse spleens. Mechanistically, ponatinib directly inhibits the kinase activity of p38α, which results in the reduction of the phosphorylation of STAT1 at Ser727, and thus the decreased expression of CXCL1 and CXCL2 in cancer cells. Our study provided the therapeutic potential of combining p38α inhibition with ICB for the treatment of TNBC.

Pancreatic cancer (PC) is a highly aggressive malignancy with a poor prognosis, making early diagnosis crucial for improving patient outcomes. While the gut microbiome, including bacteria and viruses, is believed to be essential in cancer pathogenicity, the potential contribution of the gut virome to PC remains largely unexplored. In this study, we conducted a comparative analysis of the gut viral compositional and functional profiles between PC patients and healthy controls, based on fecal metagenomes from two publicly available data sets comprising a total of 101 patients and 82 healthy controls. Our results revealed a decreasing trend in the gut virome diversity of PC patients with disease severity. We identified significant alterations in the overall viral structure of PC patients, with a meta-analysis revealing 219 viral operational taxonomic units (vOTUs) showing significant differences in relative abundance between patients and healthy controls. Among these, 65 vOTUs were enriched in PC patients, and 154 were reduced. Host prediction revealed that PC-enriched vOTUs preferentially infected bacterial members of Veillonellaceae, Enterobacteriaceae, Fusobacteriaceae, and Streptococcaceae, while PC-reduced vOTUs were more likely to infect Ruminococcaceae, Lachnospiraceae, Clostridiaceae, Oscillospiraceae, and Peptostreptococcaceae. Furthermore, we constructed random forest models based on the PC-associated vOTUs, achieving an optimal average area under the curve (AUC) of up to 0.879 for distinguishing patients from controls. Through additional 10 public cohorts, we demonstrated the reproducibility and high specificity of these viral signatures. Our study suggests that the gut virome may play a role in PC development and could serve as a promising target for PC diagnosis and therapeutic intervention. Future studies should further explore the underlying mechanisms of gut virus-bacteria interactions and validate the diagnostic models in larger and more diverse populations.

Abstract Irritable bowel syndrome (IBS), a chronic functional gastrointestinal disorder, is recognized for its association with alterations in the gut microbiome and metabolome. This study delves into the largely unexplored domain of the gut virome in IBS patients. We conducted a comprehensive analysis of the fecal metagenomic data set from 277 IBS patients and 84 healthy controls to characterize the gut viral community. Our findings revealed a distinct gut virome in IBS patients compared to healthy individuals, marked by significant variances in between‐sample diversity and altered abundances of 127 viral operational taxonomic units (vOTUs). Specifically, 111 vOTUs, predominantly belonging to crAss‐like , Siphoviridae , Myoviridae , and Quimbyviridae families, were more abundant in IBS patients, whereas the healthy control group exhibited enrichment of 16 vOTUs from multiple families. We also investigated the interplay between the gut virome and bacteriome, identifying a correlation between IBS‐enriched bacteria like Klebsiella pneumoniae , Fusobacterium varium , and Ruminococcus gnavus , and the IBS‐associated vOTUs. Furthermore, we assessed the potential of gut viral signatures in predicting IBS, achieving a notable area under the receiver operator characteristic curve (AUC) of 0.834. These findings highlight significant shifts in the viral diversity, taxonomic distribution, and functional composition of the gut virome in IBS patients, suggesting the potential role of the gut virome in IBS pathogenesis and opening new avenues for diagnostic and therapeutic strategies targeting the gut virome in IBS management.