Chloroethyl urea derivatives block tumour growth and thioredoxin-1 nuclear translocation

Aryl chloroethyl ureas (CEUs) are new protein alkylating agents exhibiting anticancer activity both in vitro and in vivo. We report herein that ¹⁴C-labeled CEU derivatives, designated CEU-025 and CEU-027, covalently bind to thioredoxin-1 (TRX1). Covalent binding of these molecules slightly decreases the disulfide-reducing activity of recombinant TRX1, when compared with the effect of strong thioalkylating agents such as N-ethylmaleimide. Moreover, site-directed mutagenesis and diamide competition assays demonstrated that TRX1 cysteinyl residues are not the prime targets of CEUs. CEU-025 abrogates the nuclear translocation of TRX1 in human cancer cells. In addition, we show that CEU-025 can block TRX1 nuclear translocation induced by cisplatin. Unexpectedly, pretreatment with sublethal CEU-025 concentrations that block TRX1 nuclear translocation protected the cells against cisplatin cytotoxicity. Overexpression of TRX1 in HT1080 fibrosarcoma cells attenuated CEU-025 cytotoxicity, while its suppression using TRX1-specific siRNA increased the effects of CEU-025, suggesting that loss of function of TRX1 is involved, at least in part, in the cytotoxic activity of CEU-025. These results suggest that CEU-025 and CEU-027 exhibit anticancer activity through a novel, unique mechanism of action. The importance of TRX1 and the dependence of the cytotoxicity of CEU-025 and CEU-027 on TRX1 intracellular localization are also discussed.

Les aryl chloroéthyl urées (CEU) sont de nouveaux agents alkylants présentant une activité anticancéreuse in vitro et in vivo. Dans le présent article, nous indiquons que les dérivés des CEU marqués au ¹⁴C, CEU-025 et CEU-027, se lient de manière covalente à la thiorédoxine-1 (TRX1). La liaison covalente de ces molécules diminue légèrement l’activité de réduction des ponts disulfures de la TRX1 recombinante, par comparaison avec l’effet d’agents thio-alkylants puissants comme le N-éthymaléimide. Nous démontrons aussi par mutagénèse dirigée et des essais de compétition avec le diamide que les résidus cystéinyl de la TRX1 ne sont pas les principales cibles des CEU. CEU-025 supprime la translocation nucléaire de la TRX1 dans les cellules cancéreuses humaines. De plus, nous montrons que CEU-025 peut bloquer la translocation nucléaire de TRX1 induite par le cisplatine. Contre toute attente, un prétraitement avec des concentrations sublétales de CEU-025 bloquant la translocation nucléaire de TRX1 a protégé les cellules contre la cytotoxicité du cisplatine. La surexpression de TRX1 dans les fibrosarcomes HT1080 a atténué la cytotoxicité de CEU-025, alors que l’inhibition de son expression par siARN a augmenté les effets de l’agent, ce qui laisse croire que la perte de fonction de la TRX1 est impliquée, du moins en partie, dans l’activité cytotoxique de CEU-025. Ces résultats donnent à penser que CEU-025 et CEU-027 ont une activité anticancéreuse par l’intermédiaire d’un nouveau et unique mécanisme d’action. Nous examinons aussi l’importance de TRX1 et la dépendance de la toxicité de CEU-025 et de CEU-027 envers la localisation intracellulaire de TRX1.