ABSTRACT Plectin, a highly versatile cytolinker protein, provides tissues with mechanical stability through the integration of intermediate filaments (IFs) with cell junctions. Here, we hypothesize that plectin-controlled cytoarchitecture is a critical determinant of the intestinal barrier function and homeostasis. Mice lacking plectin in intestinal epithelial cells (IEC; Ple ΔIEC ) spontaneously developed colitis characterized by extensive detachment of IECs from the basement membrane (BM), increased intestinal permeability, and inflammatory lesions. Moreover, plectin expression was reduced in colons of ulcerative colitis (UC) patients and negatively correlated with the severity of colitis. Mechanistically, plectin deficiency in IECs led to aberrant keratin filament (KF) network organization and formation of dysfunctional hemidesmosomes (HDs) and intercellular junctions. In addition, the hemidesmosomal α6β4 integrin (Itg) receptor showed attenuated association with KFs, and protein profiling revealed prominent downregulation of junctional constituents. Consistent with effects of plectin loss in the intestinal epithelium, plectin-deficient IECs exhibited remarkably reduced mechanical stability and limited adhesion capacity in vitro . Feeding mice with a low-residue liquid diet that reduced mechanical stress and antibiotic treatment successfully mitigated epithelial damage in the Ple ΔIEC colon.

Abstract The most common primary malignancy of the liver, hepatocellular carcinoma (HCC), is a heterogeneous tumor entity with high metastatic potential and complex pathophysiology. Increasing evidence suggests that tissue mechanics plays a critical role in tumor onset and progression. Here we show that plectin, a major cytoskeletal crosslinker protein, plays a crucial role in mechanical homeostasis and mechanosensitive oncogenic signaling that drives hepatocarcinogenesis. Our expression analyses revealed elevated plectin levels in liver tumors, which correlated with poor prognosis for HCC patients. Using autochthonous and orthotopic mouse models we demonstrated that genetic and pharmacological inactivation of plectin potently suppressed the initiation and growth of HCC. Moreover, plectin targeting potently inhibited the invasion potential of human HCC cells and reduced their metastatic outgrowth in the lung. Proteomic and phosphoproteomic profiling linked plectin-dependent disruption of cytoskeletal networks to attenuation of oncogenic FAK, MAPK/Erk, and PI3K/AKT signatures. Importantly, by combining cell line-based and murine HCC models, we show that plectin inhibitor plecstatin-1 (PST) is well-tolerated and capable of overcoming therapy resistance in HCC. In conclusion, our study demonstrates that plectin-controlled cytoarchitecture is a key determinant of HCC development and suggests that pharmacologically induced disruption of mechanical homeostasis may represent a new therapeutic strategy for HCC treatment.