HMGB1は、遺伝毒性ストレスに応じて老化とアポトーシスのバランスを調節します

High Mobility Group Box-1（HMGB1）はさまざまな疾患に関与しており、化学療法に対する多くの種類のヒトがんの耐性に関連しています。しかし、癌転移におけるその役割は未開拓のままです。この研究では、遺伝毒性ストレスに応答した高度および不十分な転移性癌細胞のHMGB1状態を調べました。弱くて高度に転移性マウスメラノーマ細胞株（B16対B16-F10）、ヒト黒色腫細胞株（SK-MEL-28対SK-MEL-24）、結腸癌細胞株（DLD-1対LS174T）、野生型（WT）対HMGB1ノックアウト（KO）マウス胚線維芽細胞（MEF）は、ドキソルビシン（DOX）およびカンプトテシン（CPT）で処理され、細胞形態、老化関連β-ガラクトシドーゼ染色、ラクテル酸塩dehydredregydedasidase染色で処理されました。カスパーゼ-3の活性化を使用して、細胞の運命を評価しました。P21発現におけるHMGB1の役割を調査するために、HMGB1およびP21発現をウエスタンブロッティングによって調べ、HMGB1を介したP21プロモータールシフェラーゼアッセイを、DOX治療前のHMGB1の小さな干渉RNAまたはHMGB1の過剰発現後に実施しました。非常に転移性マウスメラノーマB16-F10細胞は、持続的なHMGB1発現を伴う老化を好みましたが、不十分な転移性B16細胞はアポトーシスに陥り、DOX治療下での切断によりHMGB1レベルが低下しました。同様に、より転移性ヒト黒色腫SK-MEL-24およびヒト結腸癌LS174T細胞は老化を受けましたが、転移性メラノーマSK-MEL-28およびDLD-1細胞はDOX刺激下でアポトーシスを示しました。老化B16-F10、SK-MEL-24、およびLS174T細胞でDOXで処理されたLS174T細胞では、P21レベルが持続性HMGB1発現により増加しました。さらに、HMGB1の枯渇は、B16-F10細胞でP21ダウンレギュレーションを伴う老化アポトーシスシフトを引き起こし、DOX治療後のB16細胞でのP21発現の増加と同時にアポトーシスから老化に切り替えられたHMGB1の過剰発現が老化に切り替えられました。同じ効果が、マウス黒色腫の細胞ペアと、別の遺伝毒性ストレッサーであるCPTで処理されたヒト結腸癌細胞の両方で観察されました。実際、WT MEFはp21増加を伴う老化に陥りましたが、HMGB1 KOはDOX治療によりp21減少を伴うアポトーシスを受けました。私たちの細胞モデルシステムでは、高度に転移性癌細胞が優先的に老化に入ることを実証しましたが、アポトーシスはhMGB1の存在または非存在に依存する遺伝毒性ストレスの下で弱い転移がん細胞で優勢であり、HMGB1-P21軸が遺伝子毒性に必要であることを示唆しています。ストレス誘発性老化。これらの発見は、異なる転移状態の癌のHMGB1変調が腫瘍抑制を選択的に施行するための戦略である可能性があることを示唆しています。HMGB1は、遺伝毒性ストレスに応答して、老化とアポトーシスのバランスを調節します。

High mobility group box-1 (HMGB1) is involved in various diseases and is associated with the resistance of many types of human cancers to chemotherapy; however, its role in cancer metastasis remains unexplored. This study examined the HMGB1 status of both highly and poorly metastatic cancer cells in response to genotoxic stress. The weakly and highly metastatic mouse melanoma cell lines (B16 vs. B16-F10), human melanoma cell lines (SK-MEL-28 vs. SK-MEL-24), colon cancer cell lines (DLD-1 vs. LS174T), and wild-type (WT) vs. HMGB1 knockout (KO) mouse embryonic fibroblasts (MEFs) were treated with doxorubicin (Dox) and camptothecin (CPT), and then cellular morphology, senescence-associated β-galactosidase staining, lactate dehydrogenase release, and caspase-3 activation were used to assess cell fate. To investigate the role of HMGB1 in p21 expression, HMGB1 and p21 expressions were examined by Western blotting, and the HMGB1-mediated p21 promoter luciferase assay was performed after small interfering RNA or overexpression of HMGB1 prior to Dox treatment. Although highly metastatic mouse melanoma B16-F10 cells preferred senescence, with persistent HMGB1 expression, poorly metastatic B16 cells entered apoptosis, with decreasing HMGB1 levels via cleavage under Dox treatment. Similarly, more metastatic human melanoma SK-MEL-24 and human colon cancer LS174T cells underwent senescence, whereas fewer metastatic melanoma SK-MEL-28 and DLD-1 cells exhibited apoptosis under Dox stimulation. In senescent B16-F10, SK-MEL-24, and LS174T cells treated with Dox, p21 levels were increased by persistent HMGB1 expression. Furthermore, HMGB1 depletion caused a senescence-apoptosis shift with p21 down-regulation in B16-F10 cells, and HMGB1 overexpression switched from apoptosis to senescence concomitantly with increased p21 expression in B16 cells after Dox treatment. The same effects were observed in both cell pairs of mouse melanoma and human colon cancer cells treated with CPT, another genotoxic stressor. Indeed, although WT MEF entered senescence accompanied by p21 increase, HMGB1 KO underwent apoptosis with p21 decrease by Dox treatment. In our cell model system, we demonstrated that highly metastatic cancer cells preferentially enter senescence, whereas apoptosis predominates in weakly metastatic cancer cells under genotoxic stress, which depends on the presence or absence of HMGB1, suggesting that the HMGB1-p21 axis is required for genotoxic stress-induced senescence. These findings suggest that HMGB1 modulation of cancers with different metastatic status could be a strategy for selectively enforcing tumor suppression.-Lee, J.-J., Park, I. H., Rhee, W. J., Kim, H. S., Shin, J.-S. HMGB1 modulates the balance between senescence and apoptosis in response to genotoxic stress.