Cancer-secreted microRNAs (miRNAs) are emerging mediators of cancer-host crosstalk. Here we show that miR-105, which is characteristically expressed and secreted by metastatic breast cancer cells, is a potent regulator of migration through targeting the tight junction protein ZO-1. In endothelial monolayers, exosome-mediated transfer of cancer-secreted miR-105 efficiently destroys tight junctions and the integrity of these natural barriers against metastasis. Overexpression of miR-105 in nonmetastatic cancer cells induces metastasis and vascular permeability in distant organs, whereas inhibition of miR-105 in highly metastatic tumors alleviates these effects. miR-105 can be detected in the circulation at the premetastatic stage, and its levels in the blood and tumor are associated with ZO-1 expression and metastatic progression in early-stage breast cancer.

Abstract Background MicroRNAs (miRNAs) have been recently detected in the circulation of cancer patients, where they are associated with clinical parameters. Discovery profiling of circulating small RNAs has not been reported in breast cancer (BC), and was carried out in this study to identify blood-based small RNA markers of BC clinical outcome. Methods The pre-treatment sera of 42 stage II-III locally advanced and inflammatory BC patients who received neoadjuvant chemotherapy (NCT) followed by surgical tumor resection were analyzed for marker identification by deep sequencing all circulating small RNAs. An independent validation cohort of 26 stage II-III BC patients was used to assess the power of identified miRNA markers. Results More than 800 miRNA species were detected in the circulation, and observed patterns showed association with histopathological profiles of BC. Groups of circulating miRNAs differentially associated with ER/PR/HER2 status and inflammatory BC were identified. The relative levels of selected miRNAs measured by PCR showed consistency with their abundance determined by deep sequencing. Two circulating miRNAs, miR-375 and miR-122, exhibited strong correlations with clinical outcomes, including NCT response and relapse with metastatic disease. In the validation cohort, higher levels of circulating miR-122 specifically predicted metastatic recurrence in stage II-III BC patients. Conclusions Our study indicates that certain miRNAs can serve as potential blood-based biomarkers for NCT response, and that miR-122 prevalence in the circulation predicts BC metastasis in early-stage patients. These results may allow optimized chemotherapy treatments and preventive anti-metastasis interventions in future clinical applications.

In metazoans release of mitochondrial DNA or retrotransposon cDNA to cytoplasm can cause sterile inflammation and disease. Cytoplasmic nucleases degrade these DNA species to limit inflammation. It remains unknown whether degradation these DNA also prevents nuclear genome instability. To address this question, we decided to identify the nuclease regulating transfer of these cytoplasmic DNA species to the nucleus. We used an amplicon sequencing-based method in yeast enabling analysis of millions of DSB repair products. Nu clear mt DNA (NUMTs) and retrotransposon cDNA insertions increase dramatically in nondividing stationary phase cells. Yeast EndoG (Nuc1) nuclease limits insertions of cDNA and transfer of very long mtDNA (>10 kb) that forms unstable circles or rarely insert in the genome, but it promotes formation of short NUMTs (∼45-200 bp). Nuc1 also regulates transfer of cytoplasmic DNA to nucleus in aging or during meiosis. We propose that Nuc1 preserves genome stability by degrading retrotransposon cDNA and long mtDNA, while short NUMTs can originate from incompletely degraded mtDNA. This work suggests that nucleases eliminating cytoplasmic DNA play a role in preserving genome stability.

AimsTo analyze the expression of mitochondrial translational initiation factor 2 (MTIF2) and the biological functions of the gene in hepatocellular carcinoma (HCC).BackgroundThe treatment of HCC treatment and its prognostic prediction are limited by a lack of comprehensive understanding of the molecular mechanisms in HCC. OBJECTIVE: To determine the cells expressing MTIF2 in HCC and the function of the MTIF2+ cell subpopulation.MethodsGene expression analysis on TIMER 2.0, UALCAN, and GEPIA databases was performed to measure the expression of MTIF2 in HCC tissues. Cell clustering subgroups and annotation were conducted based on the single-cell sequencing data of HCC and paracancerous tissues in the Gene Expression Omnibus (GEO) database. MTIF2 expression in different cell types was analyzed. Further, biological pathways potentially regulated by MTIF2 in each cell type were identified. In addition, protein-protein interaction (PPI) networks of MTIF2 with genes in its regulated biological pathways were developed. The cell function assay was performed to verify the effects of superoxide dismutase-2 (SOD2) and MTIF2 on HCC cells. Finally, we screened virtual drugs targeting MTIF2 and SOD2 employing database screening, molecular docking and molecular dynamics.ResultsMTIF2 showed a remarkably high expression in HCC tissues. We identified a total of 10 cell types between HCC tissues and paracancerous tissues. MTIF2 expression was upregulated in epithelial cells, macrophages, and hepatocytes. More importantly, high-expressed MTIF2 in HCC tissues was mainly derived from epithelial cells and hepatocytes, in which the reactive oxygen species (ROS) pathway was significantly positively correlated with MTIF2. In the PPI network, there was a unique interaction pair between SOD2 and MTIF2 in the ROS pathway. Cell function experiments showed that overexpression of MTIF2 enhanced the proliferative and invasive capacities of HCC, which could synergize with SOD2 to co-promote the development of HCC. Finally, molecular dynamics simulations showed that DB00183 maintained a high structural stability with MTIF2 and SOD2 proteins during the simulation process.ConclusionOur study confirmed that the high-expressed MTIF2 in HCC tissues was derived from epithelial cells and hepatocytes. MTIF2 might act on SOD2 to regulate the ROS pathway, thereby affective the progression of HCC.

Formation of templated insertions at DNA double-strand breaks (DSBs) is very common in cancer cells. The mechanisms and enzymes regulating these events are largely unknown. Here, we investigated templated insertions in yeast at DSBs using amplicon sequencing across a repaired locus. We document very short (most ∼5-34 bp), templated inverted duplications at DSBs. They are generated through a foldback mechanism that utilizes microhomologies adjacent to the DSB. Enzymatic requirements suggest a hybrid mechanism wherein one end requires Polδ-mediated synthesis while the other end is captured by nonhomologous end joining (NHEJ). This process is exacerbated in mutants with low levels or mutated RPA (