Protein misfolding and aggregation can lead to various diseases. Recent studies have shed light on the aggregated protein in breast cancer pathology, which suggests that it is crucial to design chemical sensors that visualize protein aggregates in breast cancer, especially in clinical patient-derived samples. However, most reported sensors are constrained in cultured cell lines. In this work, we present the development of two isophorone-based crystallization-induced-emission fluorophores for detecting proteome aggregation in breast cancer cell line and tissues biopsied from diseased patients, designated as A1 and A2. These probes exhibited viscosity sensitivity and recovered their fluorescence strongly at crystalline state. Moreover, A1 and A2 exhibit selective binding capacity and strong fluorescence for various aggregated proteins. Utilizing these probes, we detect protein aggregation in stressed breast cancer cells, xenograft mouse model of human breast cancer and clinical patient-derived samples. Notably, the fluorescence intensity of both probes light up in tumor tissues. The synthesized isophorone-based crystallization-induced-emission fluorophores, A1 and A2, enable sensitive detection of protein aggregation in breast cancer cells and tissues. In the future, aggregated proteins are expected to become indicators for early diagnosis and clinical disease monitoring of breast cancer.

ABSTRACT Dynamic regulation of transcription is crucial for cellular response to various environmental or developmental cues. Gdown1 is a ubiquitously expressed, RNA polymerase II (Pol II) interacting protein, essential for embryonic development. It tightly binds Pol II in vitro and competitively blocks binding of TFIIF and other transcriptional regulatory factors, yet its cellular functions and regulatory circuits remain unclear. Here, we show that Gdown1 strictly localizes in the cytoplasm of mammalian somatic cells and exhibits potent resistance to the imposed driving force for nuclear localization. Combined with genetic and microscope-based approaches, two types of functionally coupled and evolutionally conserved localization regulatory motifs are identified, including the CRM1-dependent nucleus export signal (NES) and a novel Cytoplasm Anchoring Signal (CAS) which mediates nuclear pore retention. Mutagenesis of CAS alleviates the cytoplasmic retention activity thus unlocks its nucleocytoplasmic shuttling properties, and increased nuclear import of Gdown1 causes drastic reduction of Pol II levels and global transcription. Importantly, nuclear translocation of Gdown1 occurs in a stress-responsive manner and ablation of GDOWN1 significantly weakens cellular tolerance. Collectively, our work uncovers the molecular basis of the localization of Gdown1 and highlights that its controlled nuclear translocation serves as a key strategy in modulating global transcription and stress-adaptation.