ABSTRACT Antitumor transcription activator NFE2L1, with the functions to regulate redox homeostasis, protein turnover, and material metabolism, plays an important role in embryonic development and specialization of tissue and organ functions. Deficiency of NFE2L1 gene in different regions yields distinct phenotypes, suggesting that NFE2L1 may have a transcription factor-independent function. Here we originally discovered the non-transcription factor activity of NFE2L1 by constructing a truncated protein-NFE2L1 ΔC without 152 aa at the C-terminus which lost the transcription factor activity. The regulation of NFE2L1 on redox homeostasis, proteasome function, and immune response mainly depends on its transcription activator function in nucleus, while the regulation on metabolism, ribosome function, and canceration is germanely to its non-transcription factor activity in cytoplasm. Surprisingly, the results indicated the tumor suppressive effect of NFE2L1 by repression of Wnt/β-catenin signaling in a non-transcription factor manner, indicating the potential value of NFE2L1 as a therapeutic target in clinical cancer treatment independent of its transcription factor activity. Our observations reveal the non-transcription factor activity of NFE2L1 for the first time, and lay foundation for the basic and applied research of NFE2L1.

Abstract NFE2L1 (also called Nrf1) acts a core regulator of redox signaling and metabolism homeostasis, and thus its dysfunction results in multiple systemic metabolic diseases. However, the molecular mechanism(s) by which NFE2L1 regulates glycose and lipid metabolism is still elusive. Here, we found that the loss of NFE2L1 in human HepG2 cells led to a lethal phenotype upon glucose deprivation. The uptake of glucose was also affected by NFE2L1 deficiency. Further experiments unveiled that although the glycosylation of NFE2L1 was monitored through the glycolysis pathway, it enabled to sense the energy state and directly interacted with AMPK. These indicate that NFE2L1 can serve as a dual sensor and regulator of glucose homeostasis. In-depth sights into transcriptome, metabolome and seahorse data further unraveled that glucose metabolism was reprogrammed by disruption of NFE2L1, so as to aggravate the Warburg effect in NFE2L1-silenced hepatoma cells, along with the mitochondrial damage observed under the electron microscope. Collectively, these demonstrate that disfunction of NFE2L1 triggers the uncontrollable signaling by AMPK towards glucose metabolism reprogramming in the liver cancer development.

Abstract The Polycomb group (PcG) protein chromobox 8 (CBX8) is the subunit of Polycomb repressive complex 1 (PRC1) and recognizes the trimethylation of histone H3 on Lysine 27 (H3K27me3), and coordinates with PRC2 complex to function as epigenetic gene silencer. CBX8 plays a key role in cell proliferation, stem cell biology, cell senescence, and cancer development. However, our knowledge of CBX8 post-translational modifications remains elusive. Here, we report that protein kinase D1 (PKD1) interacts and phosphorylates CBX8 at Ser256 and Ser311 in an evolutionarily conserved motif. We found that PKD1 activation triggered by serum stimulation, Nocodazole treatment and oncogene Ras-induced cell senescence (Ras OIS) all promotes CBX8 S256/311 phosphorylation. PKD1-mediated CBX8 S256/311 phosphorylation impairs PRC1 complex integrity by reducing the binding of CBX8 to other PRC1 components BMI1 and RING1B, decreases the monoubiquitination of histone H2AK119, and results in CBX8 dissociation from its target INK4a/ARF locus and the de-repression of p16, and thus ultimately facilitates cellular senescence. CBX8 S256/311 phosphorylation also compromises hepatocellular cancer cells proliferation and migration. Collectively, these results suggest that PKD1-mediated CBX8 S256/311 phosphorylation is a key mechanism governing CBX8 function, including cell senescence and cancer cell proliferation. Financial support This work was supported by grants from Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China (2018YFC2000102), and from National Natural Science Foundation of China (31871382 and 81571369).