Although aerobic glycolysis (the Warburg effect) is a hallmark of cancer, key questions, including when, how, and why cancer cells become highly glycolytic, remain less clear. For a largely unknown regulatory mechanism, a rate-limiting glycolytic enzyme pyruvate kinase M2 (PKM2) isoform is exclusively expressed in embryonic, proliferating, and tumor cells, and plays an essential role in tumor metabolism and growth. Because the receptor tyrosine kinase/PI3K/AKT/mammalian target of rapamycin (RTK/PI3K/AKT/mTOR) signaling cascade is a frequently altered pathway in cancer, we explored its potential role in cancer metabolism. We identified mTOR as a central activator of the Warburg effect by inducing PKM2 and other glycolytic enzymes under normoxic conditions. PKM2 level was augmented in mouse kidney tumors due to deficiency of tuberous sclerosis complex 2 and consequent mTOR activation, and was reduced in human cancer cells by mTOR suppression. mTOR up-regulation of PKM2 expression was through hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α)-mediated transcription activation, and c-Myc-heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs)-dependent regulation of PKM2 gene splicing. Disruption of PKM2 suppressed oncogenic mTOR-mediated tumorigenesis. Unlike normal cells, mTOR hyperactive cells were more sensitive to inhibition of mTOR or glycolysis. Dual suppression of mTOR and glycolysis synergistically blunted the proliferation and tumor development of mTOR hyperactive cells. Even though aerobic glycolysis is not required for breach of senescence for immortalization and transformation, the frequently deregulated mTOR signaling during multistep oncogenic processes could contribute to the development of the Warburg effect in many cancers. Components of the mTOR/HIF1α/Myc-hnRNPs/PKM2 glycolysis signaling network could be targeted for the treatment of cancer caused by an aberrant RTK/PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.

Tuberous sclerosis (TSC) is a familial tumor syndrome due to mutations in TSC1 or TSC2, in which progression to malignancy is rare. Primary Tsc2(-/-) murine embryo fibroblast cultures display early senescence with overexpression of p21CIP1/WAF1 that is rescued by loss of TP53. Tsc2(-/-)TP53(-/-) cells, as well as tumors from Tsc2(+/-) mice, display an mTOR-activation signature with constitutive activation of S6K, which is reverted by treatment with rapamycin. Rapamycin also reverts a growth advantage of Tsc2(-/-)TP53(-/-) cells. Tsc1/Tsc2 does not bind directly to mTOR, however, nor does it directly influence mTOR kinase activity or cellular phosphatase activity. There is a marked reduction in Akt activation in Tsc2(-/-)TP53(-/-) and Tsc1(-/-) cells in response to serum and PDGF, along with a reduction in cell ruffling. PDGFRalpha and PDGFRbeta expression is markedly reduced in both the cell lines and Tsc mouse renal cystadenomas, and ectopic expression of PDGFRbeta in Tsc2-null cells restores Akt phosphorylation in response to serum, PDGF, EGF, and insulin. This activation of mTOR along with downregulation of PDGFR PI3K-Akt signaling in cells lacking Tsc1 or Tsc2 may explain why these genes are rarely involved in human cancer. This is in contrast to PTEN, which is a negative upstream regulator of this pathway.

Tuberous sclerosis (TSC) is a familial tumor syndrome due to mutations in TSC1 or TSC2, in which progression to malignancy is rare. Primary Tsc2–/– murine embryo fibroblast cultures display early senescence with overexpression of p21CIP1/WAF1 that is rescued by loss of TP53. Tsc2–/–TP53–/– cells, as well as tumors from Tsc2+/– mice, display an mTOR-activation signature with constitutive activation of S6K, which is reverted by treatment with rapamycin. Rapamycin also reverts a growth advantage of Tsc2–/–TP53–/– cells. Tsc1/Tsc2 does not bind directly to mTOR, however, nor does it directly influence mTOR kinase activity or cellular phosphatase activity. There is a marked reduction in Akt activation in Tsc2–/–TP53–/– and Tsc1–/– cells in response to serum and PDGF, along with a reduction in cell ruffling. PDGFRα and PDGFRβ expression is markedly reduced in both the cell lines and Tsc mouse renal cystadenomas, and ectopic expression of PDGFRβ in Tsc2-null cells restores Akt phosphorylation in response to serum, PDGF, EGF, and insulin. This activation of mTOR along with downregulation of PDGFR PI3K-Akt signaling in cells lacking Tsc1 or Tsc2 may explain why these genes are rarely involved in human cancer. This is in contrast to PTEN, which is a negative upstream regulator of this pathway.

Tuberous sclerosis (TSC) is a hamartoma syndrome caused by mutations in TSC1 or TSC2 in which cerebral cortical tubers and seizures are major clinical issues. We have engineered mice in which most cortical neurons lose Tsc1 expression during embryonic development. These Tsc1 mutant mice display several neurological abnormalities beginning at postnatal day 5 with subsequent failure to thrive and median survival of 35 d. The mice also display clinical and electrographic seizures both spontaneously and with physical stimulation, and some seizures end in a fatal tonic phase. Many cortical and hippocampal neurons are enlarged and/or dysplastic in the Tsc1 mutant mice, strongly express phospho-S6, and are ectopic in multiple sites in the cortex and hippocampus. There is a striking delay in myelination in the mutant mice, which appears to be caused by an inductive neuronal defect. This new TSC brain model replicates several features of human TSC brain lesions and implicates an important function of Tsc1/Tsc2 in neuronal development.

The Mouse Genome Database (MGD; http://www.informatics.jax.org) is the community model organism knowledgebase for the laboratory mouse, a widely used animal model for comparative studies of the genetic and genomic basis for human health and disease. MGD is the authoritative source for biological reference data related to mouse genes, gene functions, phenotypes and mouse models of human disease. MGD is the primary source for official gene, allele, and mouse strain nomenclature based on the guidelines set by the International Committee on Standardized Nomenclature for Mice. MGD's biocuration scientists curate information from the biomedical literature and from large and small datasets contributed directly by investigators. In this report we describe significant enhancements to the content and interfaces at MGD, including (i) improvements in the Multi Genome Viewer for exploring the genomes of multiple mouse strains, (ii) inclusion of many more mouse strains and new mouse strain pages with extended query options and (iii) integration of extensive data about mouse strain variants. We also describe improvements to the efficiency of literature curation processes and the implementation of an information portal focused on mouse models and genes for the study of COVID-19.

ABSTRACT Melanoma, a cancer arising from melanocytes, requires a novel treatment strategy because of the ineffectiveness of conventional therapies in certain patients. Fustin is a flavanonol found in young fustic (Cotinus coggygria). However, little is known about its antimelanoma effects. Our study demonstrates that fustin suppresses the growth of B16 melanoma cells. Phalloidin staining of cytoskeletal actin revealed that fustin induced a conformational change in the actin structure of melanoma cells, accompanied by suppressed phosphorylation of myosin regulatory light chain 2 (MLC2), a regulator of actin structure. Furthermore, the protein kinase A (cAMP-dependent protein kinase) inhibitor H89 completely attenuated fustin-induced downregulation of phosphorylated myosin phosphatase targeting subunit 1, which is involved in dephosphorylation of MLC2. In a mouse model, administration of fustin suppressed tumor growth in B16 melanoma cells without adverse effects. In conclusion, our findings suggest that fustin effectively suppresses melanoma cell growth both in vitro and in vivo.