RW
Ruixin Wang
Author with expertise in Chromium Bioremediation and Health Impacts
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Dysregulation of mitochondrial function by PLK1-mediated PDHA1 phosphorylation promotes Cr(VI)-associated lung cancer progression

Qiongsi Zhang et al.Feb 20, 2024
Summary Hexavalent chromium (Cr(VI)) is a class I environmental carcinogen known to induce lung epithelial cell transformation and promote lung cancer progression through alterations in the cell cycle and cellular energy metabolism. In this study, we investigated the role of polo-like kinase 1 (PLK1) in Cr(VI)-transformed (CrT) bronchial epithelial cells (BEAS-2B) and found that PLK1 expression was significantly upregulated in CrT cells, leading to impaired mitochondrial function and enhanced cell proliferation both in vitro and in vivo. High levels of PLK1 in CrT cells resulted in decreased mitochondrial activity due to defective modulation of pyruvate dehydrogenase E1 subunit alpha 1 (PDHA1), which is crucial for pyruvate/Acetyl-CoA conversion and carbon influx into the tricarboxylic acid (TCA) cycle. Mechanistically, we demonstrated that PLK1 directly phosphorylates PDHA1 at T57, leading to E1 collapse and PDHA1 degradation via activation of mitophagy. These defects resulted in the inhibition of oxidative phosphorylation and reduction of mitochondrial superoxide generation, ultimately leading to suppression of mitochondrial-mediated apoptotic response. Our findings highlight the role of PLK1 in metabolic reprogramming during Cr(VI)-associated cancer progression, providing new insights and a potential therapeutic target to inhibit Cr(VI)-induced cancer development. Moreover, PLK1 inhibitors may also have the potential to increase chemo-sensitivity of cancer cells by restoring normal mitochondrial function, thereby mitigating drug resistance caused by mitochondrial dysfunction and hyperpolarization.
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Phosphorylation of AHR by PLK1 promotes metastasis of LUAD via DIO2-TH signaling

Chaohao Li et al.Aug 2, 2023
Metastasis of Lung adenocarcinoma (LUAD) is a major cause of death in patients. Aryl hydrocarbon receptor (AHR) is an important transcription factor involved in the initiation and progression of lung cancer. Polo-like kinase 1 (PLK1), a serine/threonine kinase, is an oncogene that promotes the malignancy of multiple cancer types. Nonetheless, the interaction between these two factors and significance in lung cancer remains to be determined. Here, we demonstrate that PLK1 phosphorylates AHR at S489 in LUAD, which leads to epithelial-mesenchymal transition (EMT) and metastatic events. RNA-seq analyses show that type 2 deiodinase (DIO2) is responsible for EMT and enhanced metastatic potential. DIO2 converts tetraiodothyronine (T4) to triiodothyronine (T3), which then activates thyroid hormone signaling. In vitro and in vivo experiments demonstrate that treatment with T3 or T4 promotes the metastasis of LUAD, whereas depletion of DIO2 or deiodinase inhibitor disrupts this property. Taken together, our results identify the phosphorylation of AHR by PLK1 as a mechanism leading to the progression of LUAD and provide possible therapeutic interventions for this event.