Ferroptosis is a form of oxidative cell death and has become a chemotherapeutic target for cancer treatment. BAY 11-7085 (BAY), which is a well-known IκBα inhibitor, suppressed viability in cancer cells via induction of ferroptotic death in an NF-κB-independent manner. Reactive oxygen species scavenging, relief of lipid peroxidation, replenishment of glutathione and thiol-containing agents, as well as iron chelation, rescued BAY-induced cell death. BAY upregulated a variety of Nrf2 target genes related to redox regulation, particularly heme oxygenase-1 (HO-1). Studies with specific inhibitors and shRNA interventions suggested that the hierarchy of induction is Nrf2-SLC7A11-HO-1. SLC7A11 inhibition by erastin, sulfasalazine, or shRNA interference sensitizes BAY-induced cell death. Overexperession of SLC7A11 attenuated BAY-inhibited cell viability. The ferroptotic process induced by hHO-1 overexpression further indicated that HO-1 is a key mediator of BAY-induced ferroptosis that operates through cellular redox regulation and iron accumulation. BAY causes compartmentalization of HO-1 into the nucleus and mitochondrion, and followed mitochondrial dysfunctions, leading to lysosome targeting for mitophagy. In this study, we first discovered that BAY induced ferroptosis via Nrf2-SLC7A11-HO-1 pathway and HO-1 is a key mediator by responding to the cellular redox status.

Abstract The two T cell inhibitory receptors PD-1 and TIM-3 are co-expressed during exhausted T cell differentiation, and recent evidence suggests that their crosstalk regulates T cell exhaustion and immunotherapy efficacy; however, the molecular mechanism is unclear. Here we show that PD-1 contributes to the persistence of PD-1 + TIM-3 + T cells by binding to the TIM-3 ligand galectin-9 (Gal-9) and attenuates Gal-9/TIM-3-induced cell death. Anti-Gal-9 therapy selectively expands intratumoral TIM-3 + cytotoxic CD8 T cells and immunosuppressive regulatory T cells (T reg cells). The combination of anti-Gal-9 and an agonistic antibody to the co-stimulatory receptor GITR (glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor-related protein) that depletes T reg cells induces synergistic antitumor activity. Gal-9 expression and secretion are promoted by interferon β and γ, and high Gal-9 expression correlates with poor prognosis in multiple human cancers. Our work uncovers a function for PD-1 in exhausted T cell survival and suggests Gal-9 as a promising target for immunotherapy.

Epidermal growth factor receptor, the product of a human oncogene, suppresses the maturation of specific tumour-suppressor-like microRNAs in response to hypoxic stress through phosphorylation of argonaute 2. MicroRNA-mediated regulation of gene expression occurs during response to stresses such as hypoxia, a condition found in the centre of a solid tumour. Mien-Chie Hung and colleagues show that the oncogene product EGFR (epidermal growth factor receptor) phosphorylates argonaute 2 (AGO2), a critical factor in the biogenesis of microRNAs, and that this process is enhanced by hypoxia. This modification of AGO2 impairs microRNA processing, but promotes cell survival and invasiveness. Breast cancer patients with higher phospho-AGO2 content show a poorer outcome. MicroRNAs (miRNAs) are generated by two-step processing to yield small RNAs that negatively regulate target gene expression at the post-transcriptional level1. Deregulation of miRNAs has been linked to diverse pathological processes, including cancer2,3. Recent studies have also implicated miRNAs in the regulation of cellular response to a spectrum of stresses4, such as hypoxia, which is frequently encountered in the poorly angiogenic core of a solid tumour5. However, the upstream regulators of miRNA biogenesis machineries remain obscure, raising the question of how tumour cells efficiently coordinate and impose specificity on miRNA expression and function in response to stresses. Here we show that epidermal growth factor receptor (EGFR), which is the product of a well-characterized oncogene in human cancers, suppresses the maturation of specific tumour-suppressor-like miRNAs in response to hypoxic stress through phosphorylation of argonaute 2 (AGO2) at Tyr 393. The association between EGFR and AGO2 is enhanced by hypoxia, leading to elevated AGO2-Y393 phosphorylation, which in turn reduces the binding of Dicer to AGO2 and inhibits miRNA processing from precursor miRNAs to mature miRNAs. We also identify a long-loop structure in precursor miRNAs as a critical regulatory element in phospho-Y393-AGO2-mediated miRNA maturation. Furthermore, AGO2-Y393 phosphorylation mediates EGFR-enhanced cell survival and invasiveness under hypoxia, and correlates with poorer overall survival in breast cancer patients. Our study reveals a previously unrecognized function of EGFR in miRNA maturation and demonstrates how EGFR is likely to function as a regulator of AGO2 through novel post-translational modification. These findings suggest that modulation of miRNA biogenesis is important for stress response in tumour cells and has potential clinical implications.

Esophageal adenocarcinoma (EAC) is the most prevalent esophageal cancer type in the United States. The TNF-α/mTOR pathway is known to mediate the development of EAC. Additionally, aberrant activation of Gli1, downstream effector of the Hedgehog (HH) pathway, has been observed in EAC. In this study, we found that an activated mTOR/S6K1 pathway promotes Gli1 transcriptional activity and oncogenic function through S6K1-mediated Gli1 phosphorylation at Ser84, which releases Gli1 from its endogenous inhibitor, SuFu. Moreover, elimination of S6K1 activation by an mTOR pathway inhibitor enhances the killing effects of the HH pathway inhibitor. Together, our results established a crosstalk between the mTOR/S6K1 and HH pathways, which provides a mechanism for SMO-independent Gli1 activation and also a rationale for combination therapy for EAC.

Glycosylation of immune receptors and ligands, such as T cell receptor and coinhibitory molecules, regulates immune signaling activation and immune surveillance. However, how oncogenic signaling initiates glycosylation of coinhibitory molecules to induce immunosuppression remains unclear. Here we show that IL-6-activated JAK1 phosphorylates programmed death-ligand 1 (PD-L1) Tyr112, which recruits the endoplasmic reticulum-associated N-glycosyltransferase STT3A to catalyze PD-L1 glycosylation and maintain PD-L1 stability. Targeting of IL-6 by IL-6 antibody induced synergistic T cell killing effects when combined with anti-T cell immunoglobulin mucin-3 (anti-Tim-3) therapy in animal models. A positive correlation between IL-6 and PD-L1 expression was also observed in hepatocellular carcinoma patient tumor tissues. These results identify a mechanism regulating PD-L1 glycosylation initiation and suggest the combination of anti-IL-6 and anti-Tim-3 as an effective marker-guided therapeutic strategy.

Oncogenic signaling reprograms cancer cell metabolism to augment the production of glycolytic metabolites in favor of tumor growth. The ability of cancer cells to evade immunosurveillance and the role of metabolic regulators in T-cell functions suggest that oncogene-induced metabolic reprogramming may be linked to immune escape. EGF signaling, frequently dysregulated in triple-negative breast cancer (TNBC), is also associated with increased glycolysis. Here, we demonstrated in TNBC cells that EGF signaling activates the first step in glycolysis, but impedes the last step, leading to an accumulation of metabolic intermediates in this pathway. Furthermore, we showed that one of these intermediates, fructose 1,6 bisphosphate (F1,6BP), directly binds to and enhances the activity of the EGFR, thereby increasing lactate excretion, which leads to inhibition of local cytotoxic T-cell activity. Notably, combining the glycolysis inhibitor 2-deoxy-d-glucose with the EGFR inhibitor gefitinib effectively suppressed TNBC cell proliferation and tumor growth. Our results illustrate how jointly targeting the EGFR/F1,6BP signaling axis may offer an immediately applicable therapeutic strategy to treat TNBC.