Drug resistance during chemotherapy is the major obstacle to the successful treatment of many cancers. Here, we report that inhibition of NF-E2-related factor 2 (Nrf2) may be a promising strategy to combat chemoresistance. Nrf2 is a critical transcription factor regulating a cellular protective response that defends cells against toxic insults from a broad spectrum of chemicals. Under normal conditions, the low constitutive amount of Nrf2 protein is maintained by the Kelch-like ECH-associated protein1 (Keap1)-mediated ubiquitination and proteasomal degradation system. Upon activation, this Keap1-dependent Nrf2 degradation mechanism is quickly inactivated, resulting in accumulation and activation of the antioxidant response element (ARE)-dependent cytoprotective genes. Since its discovery, Nrf2 has been viewed as a 'good' transcription factor that protects us from many diseases. In this study, we demonstrate the dark side of Nrf2: stable overexpression of Nrf2 resulted in enhanced resistance of cancer cells to chemotherapeutic agents including cisplatin, doxorubicin and etoposide. Inversely, downregulation of the Nrf2-dependent response by overexpression of Keap1 or transient transfection of Nrf2-small interfering RNA (siRNA) rendered cancer cells more susceptible to these drugs. Upregulation of Nrf2 by the small chemical tert-butylhydroquinone (tBHQ) also enhanced the resistance of cancer cells, indicating the feasibility of using small chemical inhibitors of Nrf2 as adjuvants to chemotherapy to increase the efficacy of chemotherapeutic agents. Furthermore, we provide evidence that the strategy of using Nrf2 inhibitors to increase efficacy of chemotherapeutic agents is not limited to certain cancer types or anticancer drugs and thus can be applied during the course of chemotherapy to treat many cancer types.

To determine whether dietary compounds targeting NFE2-related factor 2 (Nrf2) activation can be used to attenuate renal damage and preserve renal function during the course of streptozotocin (STZ)-induced diabetic nephropathy.Diabetes was induced in Nrf2(+/+) and Nrf2(-/-) mice by STZ injection. Sulforaphane (SF) or cinnamic aldehyde (CA) was administered 2 weeks after STZ injection and metabolic indices and renal structure and function were assessed (18 weeks). Markers of diabetes including blood glucose, insulin, polydipsia, polyuria, and weight loss were measured. Pathological alterations and oxidative damage in glomeruli were also determined. Changes in protein expression of the Nrf2 pathway, as well as transforming growth factor-β1 (TGF-β1), fibronectin (FN), collagen IV, and p21/WAF1Cip1 (p21) were analyzed. The molecular mechanisms of Nrf2-mediated protection were investigated in an in vitro model using human renal mesangial cells (HRMCs).SF or CA significantly attenuated common metabolic disorder symptoms associated with diabetes in Nrf2(+/+) but not in Nrf2(-/-) mice, indicating SF and CA function through specific activation of the Nrf2 pathway. Furthermore, SF or CA improved renal performance and minimized pathological alterations in the glomerulus of STZ-Nrf2(+/+) mice. Nrf2 activation reduced oxidative damage and suppressed the expression of TGF-β1, extracellular matrix proteins and p21 both in vivo and in HRMCs. In addition, Nrf2 activation reverted p21-mediated growth inhibition and hypertrophy of HRMCs under hyperglycemic conditions.We provide experimental evidence indicating that dietary compounds targeting Nrf2 activation can be used therapeutically to improve metabolic disorder and relieve renal damage induced by diabetes.

The high mortality and disability of diabetic nonhealing skin ulcers create an urgent need for the development of more efficacious strategies targeting diabetic wound healing. In the current study, using human clinical specimens, we show that perilesional skin tissues from patients with diabetes are under more severe oxidative stress and display higher activation of the nuclear factor-E2-related factor 2 (NRF2)-mediated antioxidant response than perilesional skin tissues from normoglycemic patients. In a streptozotocin-induced diabetes mouse model, Nrf2(-/-) mice have delayed wound closure rates compared with Nrf2(+/+) mice, which is, at least partially, due to greater oxidative DNA damage, low transforming growth factor-β1 (TGF-β1) and high matrix metalloproteinase 9 (MMP9) expression, and increased apoptosis. More importantly, pharmacological activation of the NRF2 pathway significantly improves diabetic wound healing. In vitro experiments in human immortalized keratinocyte cells confirm that NRF2 contributes to wound healing by alleviating oxidative stress, increasing proliferation and migration, decreasing apoptosis, and increasing the expression of TGF-β1 and lowering MMP9 under high-glucose conditions. This study indicates an essential role for NRF2 in diabetic wound healing and the therapeutic benefits of activating NRF2 in this disease, laying the foundation for future clinical trials using NRF2 activators in treating diabetic skin ulcers.

ABSTRACT The germicidal properties of short wavelength ultraviolet C (UVC) light are well established and used to inactivate many viruses and other microbes. However, much less is known about germicidal effects of terrestrial solar UV light, confined exclusively to wavelengths in the UVA and UVB regions. Here, we have explored the sensitivity of the human coronaviruses HCoV-NL63 and SARS-CoV-2 to solar-simulated full spectrum ultraviolet light (sUV) delivered at environmentally relevant doses. First, HCoV-NL63 coronavirus inactivation by sUV-exposure was confirmed employing ( i ) viral plaque assays, ( ii ) RT-qPCR detection of viral genome replication, and ( iii ) infection-induced stress response gene expression array analysis. Next, a detailed dose-response relationship of SARS-CoV-2 coronavirus inactivation by sUV was elucidated, suggesting a half maximal suppression of viral infectivity at low sUV doses. Likewise, extended sUV exposure of SARS-CoV-2 blocked cellular infection as revealed by plaque assay and stress response gene expression array analysis. Moreover, comparative (HCoV-NL63 versus SARS-CoV-2) single gene expression analysis by RT-qPCR confirmed that sUV exposure blocks coronavirus-induced redox, inflammatory, and proteotoxic stress responses. Based on our findings, we estimate that solar ground level full spectrum UV light impairs coronavirus infectivity at environmentally relevant doses. Given the urgency and global scale of the unfolding SARS-CoV-2 pandemic, these prototype data suggest feasibility of solar UV-induced viral inactivation, an observation deserving further molecular exploration in more relevant exposure models.

The cell-surface glycoprotein melanotransferrin (MELTF; also known as CD228, p97, MELTF, and MFI2) is a member of the iron-binding transferrin-superfamily. Since its initial discovery as a presumable melanoma tumor antigen, ubiquitous expression of MELTF in melanocytic and nonmelanocytic cells has attracted much research substantiating a function in iron homeostasis, blood brain barrier permeability, microvascular endothelial function, plasminogen activation, angiogenesis, and tumorigenic progression across various cancer types, but a specific role in melanomagenesis has remained elusive ( Mazahreh et al., 2023 Mazahreh R. Mason M.L. Gosink J.J. Olson D.J. Thurman R. Hale C. et al. SGN-CD228A Is an Investigational CD228-Directed Antibody-Drug Conjugate with Potent Antitumor Activity across a Wide Spectrum of Preclinical Solid Tumor Models. Mol Cancer Ther. 2023; 22: 421-434 Google Scholar , Rolland et al., 2006 Rolland Y. Demeule M. Beliveau R. Melanotransferrin stimulates t-PA-dependent activation of plasminogen in endothelial cells leading to cell detachment. Biochim Biophys Acta. 2006; 1763: 393-401 Google Scholar , Rolland et al., 2009 Rolland Y. Demeule M. Fenart L. Beliveau R. Inhibition of melanoma brain metastasis by targeting melanotransferrin at the cell surface. Pigm Cell Melanoma R. 2009; 22: 86-98 Google Scholar , Singh et al., 2021 Singh C.S.B. Eyford B.A. Abraham T. Munro L. Choi K.B. Okon M. et al. Discovery of a Highly Conserved Peptide in the Iron Transporter Melanotransferrin that Traverses an Intact Blood Brain Barrier and Localizes in Neural Cells. Front Neurosci. 2021; 15596976 Google Scholar , Suryo Rahmanto et al., 2007 Suryo Rahmanto Y. Dunn L.L. Richardson D.R. The melanoma tumor antigen, melanotransferrin (p97): a 25-year hallmark--from iron metabolism to tumorigenesis. Oncogene. 2007; 26: 6113-6124 Google Scholar ). Here we have examined the role of MELTF expression in melanomagenesis employing (i) CRISPR/Cas9-based target deletion with NanoString transcriptomic analysis and phenotypic characterization (Figure 1), and (ii) murine disease models and human patient data mining (Figure 2). Figure 2Loss of MELTF expression enhances subcutaneous tumor growth and lung metastasis in bioluminescent A375-Luc2 malignant melanoma SCID mouse models and negatively correlates with patient survival. (a) A375-Luc2 cells [MELTF_WT vs. MELTF_KO (A18)] were injected subcutaneously (n = 8 per group) and tumor growth monitored over a 24d period. Left: Tumor burden as a function of genotype and time (*p<0.05; **p<0.01; ***p <0.001); Right: representative images of tumors after excision (d25) with scale bar (cm). (b) Bioluminescent A375-Luc2 cells [MELTF_WT vs. MELTF_KO (A18)] were injected intracardially (n = 8 per group) and lung metastasis monitored by bioluminescent image analysis over a 21d period. Left: Representative images (five mice per group with quantitative image analysis); *p<0.05; Right: Kaplan–Meier analysis of mouse survival as a function of MELTF expression status (numbers specify survivors per group). (c) TCGA IlluminaHiSeq transcriptomic analysis of MELTF expression in various types of human tumors [violin plot with quartiles and median; ****p<0.0001 (melanoma versus all others); for abbreviations: Supplementary Table S4]. (d) Patient survival as a function of tumor MELTF expression. Left: Box plot depicting MELTF expression range in a 'GDC TCGA Melanoma (SKCM)' cohort (102 patients stratified by survival). Right: Survival analysis as a function of MELTF expression and time since initial diagnosis; pie charts depict relative proportion [alive (black) versus dead (red)] as a function of MELTF expression (cutoff: 46.6 FPKM; Log-rank p-value: 0.012). View Large Image Figure Viewer Download Hi-res image