Significance Ovarian cancer is the leading cause of death among gynecological malignancies and has a poor prognosis characterized by resistance to chemotherapy. MCL1 has been found to play an essential role in chemoresistance and could be a promising therapeutic target. However, designing specific inhibitors targeting MCL1 remains challenging. Here, we found that deubiquitinating enzyme 3 (DUB3) stabilizes MCL1 via deubiquitination. We identified that O 6 -methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) is a key activator of DUB3 transcription and that the MGMT inhibitor PaTrin-2 effectively suppresses ovarian cancer cells with elevated MGMT-DUB3-MCL1 expression. We further showed that histone deacetylase (HDAC) inhibitors could significantly activate MGMT/DUB3 expression to sensitize ovarian cancer cells to PaTrin-2, providing an ideal therapeutic option involving the combined treatment of HDACis and PaTrin-2 in ovarian cancer.

Abstract MCL1 is an important antiapoptotic member of the BCL-2 family that is distinguishable from other family members based on its relatively short half-life. Emerging studies have revealed the crucial role of MCL1 in the chemoresistance of cancer cells. The antiapoptotic function of MCL1 makes it a popular therapeutic target, although specific inhibitors have begun to emerge only recently. Notably, emerging studies have reported that several E3 ligases and deubiquitinases modulate MCL1 stability, providing an alternate means of targeting MCL1 activity. In addition, the emergence and development of proteolysis-targeting chimeras, the function of which is based on ubiquitination-mediated degradation, has shown great potential. In this review, we provide an overview of the studies investigating the ubiquitination and deubiquitination of MCL1, summarize the latest evidence regarding the development of therapeutic strategies targeting MCL1 in cancer treatment, and discuss the promising future of targeting MCL1 via the ubiquitin–proteasome system in clinical practice.

Abstract Apoptosis‐inducing factor (AIF) plays a dual role in regulating cell survival and apoptosis, acting as a prosurvival factor in mitochondria via its NADH oxidoreductase activity and activating the caspase‐independent apoptotic pathway (i.e., parthanatos) after nuclear translocation. However, whether one factor conjunctively controls the separated functions of AIF is not clear. Here, it is shown that OTU deubiquitinase 1 (OTUD1) acts as a link between the two functions of AIF via deubiquitination events. Deubiquitination of AIF at K244 disrupts the normal mitochondrial structure and compromises oxidative phosphorylation, and deubiquitination of AIF at K255 enhances its DNA‐binding ability to promote parthanatos. Moreover, OTUD1 stabilizes DDB1 and CUL4 associated factor 10 (DCAF10) and recruits the cullin 4A (CUL4A)‐damage specific DNA binding protein 1 (DDB1) complex to promote myeloid cell leukemia sequence 1 (MCL1) degradation, thereby activating caspase‐dependent apoptotic signaling. Collectively, these results reveal the central role of OTUD1 in activating both caspase‐independent and caspase‐dependent apoptotic signaling and propose decreased OTUD1 expression as a key event promoting chemoresistance in esophageal squamous cell carcinoma.

Squamous cell carcinoma (SCC) is an aggressive epithelial malignancy, yet the molecular mechanisms underlying SCC development are elusive. ARID1A is frequently mutated in various cancer types, but both mutation rates and expression levels of ARID1A are ubiquitously low in SCCs. Here, we reveal that excessive protein degradation mediated by the ubiquitin-proteasome system (UPS) contributes to the loss of ARID1A expression in SCC. We identify that the E3 ligase TRIM32 and the deubiquitinase USP11 play key roles in controlling ARID1A stability. TRIM32 depletion inhibits SCC cell proliferation, metastasis, and chemoresistance by stabilizing ARID1A, while USP11 depletion promotes SCC development by promoting ARID1A degradation. We show that syndecan-2 (SDC2) is the downstream target of both ARID1A and USP11 and that SDC2 depletion abolishes the oncogenic function of ARID1A loss. In summary, our data reveal UPS-mediated protein degradation as a mechanism underlying ARID1A loss and propose an important role for the TRIM32/USP11-ARID1A-SDC2 axis in SCC.

Abstract Switch/Sucrose Non-Fermentable (SWI/SNF) chromatin-remodeling complexes have a mutation rate of approximately 20% in human cancer, and ARID1A is the most frequently mutated component. However, some components of SWI/SNF complexes, including ARID1A, exhibit a very low mutation rate in squamous cell carcinoma (SCC), and their role in SCC remains unknown. Here, we demonstrate that the low expression of ARID1A in SCC is the result of promoter hypermethylation. Low levels of ARID1A were associated with a poor prognosis. ARID1A maintained transcriptional homeostasis through both direct and indirect chromatin-remodeling mechanisms. Depletion of ARID1A activated an oncogenic transcriptome that drove SCC progression. The anti-inflammatory natural product parthenolide was synthetically lethal to ARID1A-depleted SCC cells due to its inhibition of both HDAC1 and oncogenic signaling. These findings support the clinical application of parthenolide to treat patients with SCC with low ARID1A expression. Significance: This study reveals novel inactivation mechanisms and tumor-suppressive roles of ARID1A in SCC and proposes parthenolide as an effective treatment for patients with SCC with low ARID1A expression.

Inducing cancer cell apoptosis through cytotoxic reagents is the main therapeutic strategy for diverse cancer types. However, several antiapoptotic factors impede curative cancer therapy by driving cancer cells to resist cytotoxic agent-induced apoptosis, thus leading to refractoriness and relapse. To define critical antiapoptotic factors that contribute to chemoresistance in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC), we generated two pairs of parental and apoptosis-resistant cell models through cisplatin (DDP) induction and then performed whole-transcriptome sequencing. We identified the long noncoding RNA (lncRNA) histocompatibility leukocyte antigen complex P5 (HCP5) as the chief culprit for chemoresistance. Mechanistically, HCP5 interacts with UTP3 small subunit processome component (UTP3) and prevents UTP3 degradation from E3 ligase tripartite motif containing 29 (TRIM29)-mediated ubiquitination. UTP3 then recruits c-Myc to activate vesicle-associated membrane protein 3 (VAMP3) expression. Activated VAMP3 suppresses caspase-dependent apoptosis and eventually leads to chemoresistance. Accordingly, the expression level of the HCP5/UTP3/c-Myc/VAMP3 axis in chemoresistant patients is significantly higher than that in chemosensitive patients. Thus, our study demonstrated that the HCP5/UTP3/c-Myc/VAMP3 axis plays an important role in the inhibition of cancer cell apoptosis and that HCP5 may be a promising chemosensitivity target for cancer treatment. Inducing cancer cell apoptosis through cytotoxic reagents is the main therapeutic strategy for diverse cancer types. However, several antiapoptotic factors impede curative cancer therapy by driving cancer cells to resist cytotoxic agent-induced apoptosis, thus leading to refractoriness and relapse. To define critical antiapoptotic factors that contribute to chemoresistance in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC), we generated two pairs of parental and apoptosis-resistant cell models through cisplatin (DDP) induction and then performed whole-transcriptome sequencing. We identified the long noncoding RNA (lncRNA) histocompatibility leukocyte antigen complex P5 (HCP5) as the chief culprit for chemoresistance. Mechanistically, HCP5 interacts with UTP3 small subunit processome component (UTP3) and prevents UTP3 degradation from E3 ligase tripartite motif containing 29 (TRIM29)-mediated ubiquitination. UTP3 then recruits c-Myc to activate vesicle-associated membrane protein 3 (VAMP3) expression. Activated VAMP3 suppresses caspase-dependent apoptosis and eventually leads to chemoresistance. Accordingly, the expression level of the HCP5/UTP3/c-Myc/VAMP3 axis in chemoresistant patients is significantly higher than that in chemosensitive patients. Thus, our study demonstrated that the HCP5/UTP3/c-Myc/VAMP3 axis plays an important role in the inhibition of cancer cell apoptosis and that HCP5 may be a promising chemosensitivity target for cancer treatment.