C-MYCのブルサトール媒介阻害は、HIF-1α分解を増加させ、低酸素下で結腸直腸癌の細胞死を引き起こします

HIF-1（低酸素誘導性因子-1）は、血管新生、転移、腫瘍の成長、化学療法耐性、および放射線耐性に関与する〜100遺伝子の発現を調節し、がんコントロールのHIF-1を標的とする関心の高まりを強調しています。本研究では、低酸素下での結腸直腸癌のブルサトール誘発HIF-1α分解と細胞死の根底にある分子メカニズムを調査しました（0.5％O2）。低酸素症では、ブルサトールによる癌細胞の前処理は、用量依存的にHIF-1α分解と癌細胞死を増加させました。この効果は、PHDSの薬理阻害とsiRNA媒介ノックダウンの両方によるブルサトール誘発HIF-1α分解と癌細胞死のブロックによって証明されるように、プロリルヒドロキシラーゼ（PHDS）の活性化によって媒介されました。さらに、PHD活性化を阻害することにより、鉄鉄キレートル（2,2'-ビピリジル）は、低酸素におけるHIF-1αおよび癌細胞死のブルサトール誘導分解をブロックしました。さらに、ブルサトールはC-Mycの発現を阻害し、C-MYCの過剰発現がミトコンドリアのROS産生の増加とその後の鉄媒介性鉄の鉄媒介鉄の移行を増加させることにより、ブルサトール誘発性の分解を防止することを示しました。これらの結果と一致して、腫瘍を含むマウスのブルサトールの治療は、PHDを介したHIF-1α分解を促進することにより、腫瘍の成長を有意に抑制しました。まとめて、我々の結果は、C-MYC/ROSシグナル伝達経路のブルサトール媒介阻害が、PHD活性を促進することによりHIF-1α分解を増加させ、低酸素下で結腸直腸癌の細胞死を誘発することを示唆しています。

HIF-1 (hypoxia-inducible factor-1) regulates the expression of ~100 genes involved in angiogenesis, metastasis, tumor growth, chemoresistance and radioresistance, underscoring the growing interest in targeting HIF-1 for cancer control. In the present study, we investigated the molecular mechanisms underlying brusatol-induced HIF-1α degradation and cell death in colorectal cancer under hypoxia (0.5% O2). Under hypoxia, pretreatment of cancer cells with brusatol increased HIF-1α degradation and cancer cell death in a dose-dependent manner. This effect was mediated by activation of prolyl hydroxylases (PHDs), as evidenced by the block of brusatol-induced HIF-1α degradation and cancer cell death by both pharmacological inhibition and siRNA-mediated knockdown of PHDs. In addition, a ferrous iron chelator (2,2'-bypyridyl) blocked brusatol-induced degradation of HIF-1α and cancer cell death in hypoxia by inhibiting PHD activation. We further found that brusatol inhibited c-Myc expression, and showed that overexpression of c-Myc prevented brusatol-induced degradation of HIF-1α and cancer cell death by increasing mitochondrial ROS production and subsequent ROS-mediated transition of ferrous iron to ferric iron. Consistent with these results, treatment of tumor-bearing mice with brusatol significantly suppressed tumor growth by promoting PHD-mediated HIF-1α degradation. Collectively, our results suggest that brusatol-mediated inhibition of c-Myc/ROS signaling pathway increases HIF-1α degradation by promoting PHD activity and induces cell death in colorectal cancer under hypoxia.