Abstract The limited availability of therapeutic options for patients with triple-negative breast cancer (TNBC) contributes to the high rate of metastatic recurrence and poor prognosis. Ferroptosis is a type of cell death caused by iron-dependent lipid peroxidation and counteracted by the antioxidant activity of the selenoprotein GPX4. Here, we show that TNBC cells secrete an anti-ferroptotic factor in the extracellular environment when cultured at high cell densities but are primed to ferroptosis when forming colonies at low density. We found that secretion of the anti-ferroptotic factors, identified as monounsaturated fatty acid (MUFA) containing lipids, and the vulnerability to ferroptosis of single cells depends on the low expression of stearyl-CoA desaturase (SCD) that is proportional to cell density. Finally, we show that the inhibition of Sec-tRNAsec biosynthesis, an essential step for selenoprotein production, causes ferroptosis and impairs the lung seeding of circulating TNBC cells that are no longer protected by the MUFA-rich environment of the primary tumour.

Ageing is associated with physical decline and the development of age-related diseases such as metabolic disorders and cancer. Few conditions are known that attenuate the adverse effects of ageing, including calorie restriction (CR) and reduced signalling through the mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) pathway. Synthesis of the metabolic transcription factor C/EBPβ-LIP is stimulated by mTORC1, which critically depends on a short upstream open reading frame (uORF) in the C/EBPβ-mRNA. Here we describe that reduced C/EBPβ-LIP expression due to genetic ablation of the uORF delays the development of age-associated phenotypes in mice. Moreover, female C/EBPβΔuORF mice display an extended lifespan. Since LIP levels increase upon aging in wt mice, our data reveal an important role for C/EBPβ in the aging process and suggest that restriction of LIP expression sustains health and fitness. Thus, therapeutic strategies targeting C/EBPβ-LIP may offer new possibilities to treat age-related diseases and to prolong healthspan.

Abstract Oncogene-induced metabolic reprograming supports cell growth and proliferation. Yet, it also links cancer cell survival to certain metabolic pathways and nutrients. In order to synthesise amino acids and nucleotides de novo for growth and proliferation, cancer cells depend on glycolysis, the cytoplasmic oxidation of glucose, which generates necessary metabolic intermediates and ATP. During glycolysis, NAD+ is used as the oxidizing agent and is thereby reduced into NADH. To ensure high glycolysis rates and maintain NADH/NAD+ homeostasis, cytoplasmic NAD+ has to be regenerated. The mitochondria are the major sites of NADH reoxidation into NAD+ where NADH-derived electrons enter the electron transport chain for ATP production. Since NADH/NAD+ cannot cross membranes, the malate-aspartate shuttle (MAS) or the glycerol-3-phosphate shuttle (GPS) are used as intermediate electron carriers. In addition, cytoplasmic NAD+ is generated by NADH-electron transfer to pyruvate, reducing it to lactate (the Warburg effect). NADH/NAD+ homeostasis plays a pivotal role in cancer cell survival, but our knowledge about the involved regulatory mechanisms is still limited. Here, we show that the proto-oncogenic transcription factor C/EBPβ-LIP stimulates both glycolysis and the MAS. Inhibition of glycolysis with ongoing C/EBPβ-LIP-induced MAS activity results in NADH depletion and apoptosis that can be rescued by inhibiting either the MAS or other NADH-consuming processes. Therefore, beyond the discovery of C/EBPβ-LIP as a dual activator of glycolysis and the MAS, this study indicates that simultaneous inhibition of glycolysis and lowering of the NADH/NAD+ ratio may be considered to treat cancer.