Unveiling the extracellular APE1 role in hepatocellular carcinoma tumor biology

Tumor cells can develop drug resistance via repair mechanisms that counteract the DNA damage from chemotherapy or radiation therapy. The Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 (APE1) is an enzyme involved in the DNA base excision repair (BER) pathway. It confers resistance to chemotherapy or radiotherapy treatments in different kind of tumors like breast, hepatocellular carcinoma (HCC), and lung for this reason it could be considered as a possible target for novel anticancer strategies. Many other non-repair activities are ascribable to APE1, such as the cell response to oxidative stress, the regulation of gene expression and miRNA processing. There are also consistent recent evidences concerning the secretion of APE1, for which elevated intracellular protein levels in cancer are linked to poor prognosis. It was in fact, demonstrated that APE1 is a non-classically secreted protein, and its extracellular release is regulated by the acetylation of K6/K7 residues of the N-Term domain. No data regarding secreted APE1 are still available in HCC. In this study we proved that serum secreted APE1 (sAPE1) could be considered as a diagnostic biomarker in hepatocellular carcinoma (HCC). We provided indications about sAPE1 biological role in HCC, elucidating sAPE1 paracrine function in the regulation of IL-6 and IL-8 mRNA expression. We elucidated also the mechanisms responsible for APE1 secretion using a HCC cell line. Our findings suggest a role of extracellular APE1 as a paracrine pro-inflammatory molecule, and provide a characterization of the APE1 exogenous function, which may modulate the inflammatory status in cancer microenvironment, contributing in the evolution of HCC. According to previous evidences about APE1 involvement in oncogenic miRNA processing under genotoxic stress, we also provide new indication about its role in miRNAs biology, elucidating its important contribute in miRNA expression/processing regulation and also in miRNA sorting in EVs, which could have great implication in tumor progression and in chemoresistance processes.

Le cellule tumorali possono sviluppare chemioresistenza attraverso l’attivazione di meccanismi di riparo al DNA. L'endonucleasi APE1 è un enzima coinvolto nel processo di riparo al DNA per escissione di basi (BER). Conferisce chemio e radioresistenza in diversi tipi di tumori come mammella, carcinoma epatocellulare (HCC) e polmone per questo motivo potrebbe essere considerato un possibile bersaglio per nuove strategie antitumorali. APE1 esercita molte altre funzioni, come la risposta cellulare allo stress ossidativo, la regolazione dell'espressione genica e il processamento dei miRNA ed è overespressa in diversi tipi di tumore. Di recente è stato scoperto che APE1 può essere esocitata a seguito di stress ed è stato dimostrato che il suo rilascio extracellulare è regolato dall'acetilazione dei residui K6 / K7 del dominio N-Term. Nessun dato relativo alla secrezione di APE1 in HCC è stato finora riscontrato. In questo studio abbiamo dimostrato che APE1 viene secreta ed è stata ritrovata nel siero di pazienti affetti da HCC e per queste ragioni potrebbe essere considerata come un biomarcatore. Abbiamo fornito indicazioni sul ruolo biologico di APE1 sierica, verificandone la sua funzione paracrina nella regolazione dell'espressione dei geni IL-6 e IL-8. Abbiamo chiarito anche i meccanismi responsabili della secrezione di APE1 utilizzando una linea cellulare di HCC. I nostri risultati suggeriscono che APE1 possa agire in modo paracrino come un fattore pro-infiammatorio e forniscono una caratterizzazione della sua funzione esogena, relativa alla modulazione dello stato infiammatorio nel microambiente tumorale, contribuendo all'evoluzione dell'HCC. Considerando recenti evidenze sul coinvolgimento di APE1 nel processamento di onco-miR in condizione di stress genotossico, sono state rilevate nuove indicazioni sul suo ruolo nella biologia dei miRNA, chiarendo il suo importante contributo nella regolazione dell'espressione/processamento dei miRNA e anche nel loro smistamento tramite vescicole extracellulari. Quest’ultimo aspetto potrebbe avere grandi implicazioni nella progressione del tumore e nei processi di chemioresistenza.