Abstract Tetraploidy caused by whole-genome duplication is a hallmark of cancer cells, and tetraploidy-selective cell growth suppression is a potential strategy for targeted cancer therapy. However, how tetraploid cells differ from normal diploids in their sensitivity to anti-proliferative treatments remains largely unknown. In this study, we found that tetraploid cells are significantly more susceptible to inhibitors of a mitotic kinesin CENP-E than diploids. CENP-E inhibitor preferentially diminished the tetraploid cell population in diploid-tetraploid co-culture at optimum conditions. Live imaging revealed that tetraploidy-linked increase in unsolvable polar chromosome misalignment caused substantially longer mitotic delay in tetraploids than in diploids upon moderate CENP-E inhibition. This time gap of mitotic arrest resulted in cohesion fatigue and subsequent cell death, specifically in tetraploids, leading to tetraploidy-selective cell growth suppression. In contrast, the microtubule-stabilizing compound paclitaxel caused tetraploidy-selective growth suppression through the aggravation of spindle multipolarization. We also found that CENP-E inhibitor had superior generality to paclitaxel in its tetraploidy selectivity across a broader spectrum of cell lines. Our results highlight the unique properties of CENP-E inhibitors in tetraploidy-selective suppression, giving us clues on the further development of tetraploidy-targeting interventions in cancer.

Imidazoles are crucial structural components in a variety of small-molecule inhibitors designed to target different kinases in anticancer treatment. However, the effectiveness of such inhibitors is often hampered by nonspecific effects and the development of resistance. Photopharmacology provides a compelling solution by enabling external control over drug activity with spatiotemporal precision. Herein, we introduce a novel strategy for caging bioactive triarylimidazole-based drug molecules. This approach involves introducing a dialkylamino group as a photoremovable group on the carbon atom of the imidazole ring, which intrinsically modulates the core structure from planar imidazole to tetrahedral 2

Abstract Mammalian somatic cells are generally unstable in the haploid state, resulting in haploid-to-diploid conversion within a short time frame. However, cellular and molecular principles that limit the sustainability of somatic haploidy remain unknown. In this study, we found the haploidy-linked vulnerability to ER stress as a critical cause of haploid intolerance in human somatic cells. Pharmacological induction of ER stress selectively induced apoptosis in haploid cells, facilitating the replacement of haploids by co-existing diploidized cells in a caspase-dependent manner. Biochemical analyses revealed that unfolded protein response (UPR) was activated with similar dynamics between haploids and diploids upon ER stress induction. However, haploids were less efficient in solving proteotoxic status, resulting in a bias toward a proapoptotic mode of UPR signaling. Artificial replenishment of chaperone function or inhibition of a UPR signal transducer ATF6 substantially alleviated the haploidy-linked upregulation of proapoptotic signaling and improved haploid cell retention under ER stress. These data demonstrate that the ER stress-driven haploid instability stems from inefficient proteostatic control that alters the functionality of UPR to cause apoptosis selectively in haploids. Interestingly, haploids suffered a higher level of protein aggregation even in unperturbed conditions, and the long-term stability of the haploid state was significantly improved by alleviating their natural proteotoxicity. Based on these results, we propose that the haploidy-specific vulnerability to ER stress creates a fundamental cause of haploid intolerance in mammalian somatic cells. Our findings provide new insight into the principle that places a stringent restriction on the evolution of animal life cycles.