Although long non-coding RNAs (lncRNAs) predominately reside in the nucleus and exert their functions in many biological processes, their potential involvement in cytoplasmic signal transduction remains unexplored. Here, we identify a cytoplasmic lncRNA, LINK-A (long intergenic non-coding RNA for kinase activation), which mediates HB-EGF-triggered, EGFR:GPNMB heterodimer-dependent HIF1α phosphorylation at Tyr 565 and Ser 797 by BRK and LRRK2, respectively. These events cause HIF1α stabilization, HIF1α–p300 interaction, and activation of HIF1α transcriptional programs under normoxic conditions. Mechanistically, LINK-A facilitates the recruitment of BRK to the EGFR:GPNMB complex and BRK kinase activation. The BRK-dependent HIF1α Tyr 565 phosphorylation interferes with Pro 564 hydroxylation, leading to normoxic HIF1α stabilization. Both LINK-A expression and LINK-A-dependent signalling pathway activation correlate with triple-negative breast cancer (TNBC), promoting breast cancer glycolysis reprogramming and tumorigenesis. Our findings illustrate the magnitude and diversity of cytoplasmic lncRNAs in signal transduction and highlight the important roles of lncRNAs in cancer. Yang and colleagues identify a lncRNA that controls HIF1α signalling to stabilize HIF1α under normoxic conditions, and promotes breast cancer tumorigenesis.

Summary

 lncRNAs are known to regulate a number of different developmental and tumorigenic processes. Here, we report a role for lncRNA BCAR4 in breast cancer metastasis that is mediated by chemokine-induced binding of BCAR4 to two transcription factors with extended regulatory consequences. BCAR4 binding of SNIP1 and PNUTS in response to CCL21 releases the SNIP1's inhibition of p300-dependent histone acetylation, which in turn enables the BCAR4-recruited PNUTS to bind H3K18ac and relieve inhibition of RNA Pol II via activation of the PP1 phosphatase. This mechanism activates a noncanonical Hedgehog/GLI2 transcriptional program that promotes cell migration. BCAR4 expression correlates with advanced breast cancers, and therapeutic delivery of locked nucleic acids (LNAs) targeting BCAR4 strongly suppresses breast cancer metastasis in mouse models. The findings reveal a disease-relevant lncRNA mechanism consisting of both direct coordinated protein recruitment and indirect regulation of transcription factors.

Conventional therapies for breast cancer brain metastases (BCBMs) have been largely ineffective because of chemoresistance and impermeability of the blood-brain barrier. A comprehensive understanding of the underlying mechanism that allows breast cancer cells to infiltrate the brain is necessary to circumvent treatment resistance of BCBMs. Here, we determined that expression of a long noncoding RNA (lncRNA) that we have named lncRNA associated with BCBM (Lnc-BM) is prognostic of the progression of brain metastasis in breast cancer patients. In preclinical murine models, elevated Lnc-BM expression drove BCBM, while depletion of Lnc-BM with nanoparticle-encapsulated siRNAs effectively treated BCBM. Lnc-BM increased JAK2 kinase activity to mediate oncostatin M– and IL-6–triggered STAT3 phosphorylation. In breast cancer cells, Lnc-BM promoted STAT3-dependent expression of ICAM1 and CCL2, which mediated vascular co-option and recruitment of macrophages in the brain, respectively. Recruited macrophages in turn produced oncostatin M and IL-6, thereby further activating the Lnc-BM/JAK2/STAT3 pathway and enhancing BCBM. Collectively, our results show that Lnc-BM and JAK2 promote BCBMs by mediating communication between breast cancer cells and the brain microenvironment. Moreover, these results suggest targeting Lnc-BM as a potential strategy for fighting this difficult disease.