Objective We investigated the effect and mechanism of hypoxic microenvironment and hypoxia-inducible factors (HIFs) on hepatocellular carcinoma (HCC) cancer stemness. Design HCC cancer stemness was analysed by self-renewal ability, chemoresistance, expression of stemness-related genes and cancer stem cell (CSC) marker-positive cell population. Specific small ubiquitin-like modifier (SUMO) proteases 1 (SENP1) mRNA level was examined with quantitative PCR in human paired HCCs. Immunoprecipitation was used to examine the binding of proteins and chromatin immunoprecipitation assay to detect the binding of HIFs with hypoxia response element sequence. In vivo characterisation was performed in immunocompromised mice and stem cell frequency was analysed. Results We showed that hypoxia enhanced the stemness of HCC cells and hepatocarcinogenesis through enhancing HIF-1α deSUMOylation by SENP1 and increasing stabilisation and transcriptional activity of HIF-1α. Furthermore, we demonstrated that SENP1 is a direct target of HIF-1/2α and a previously unrecognised positive feedback loop exists between SENP1 and HIF-1α. Conclusions Taken together, our findings suggest the significance of this positive feedback loop between HIF-1α and SENP1 in contributing to the increased cancer stemness in HCC and hepatocarcinogenesis under hypoxia. Drugs that specifically target SENP1 may offer a potential novel therapeutic approach for HCC.

中文翻译：

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SENP1通过HIF-1α去SUMOylation和SENP1/HIF-1α正反馈回路促进缺氧诱导的癌症干细胞

目的探讨缺氧微环境和缺氧诱导因子（HIFs）对肝细胞癌（HCC）肿瘤干细胞的影响及其机制。通过自我更新能力、化学抗性、干细胞相关基因的表达和癌症干细胞 (CSC) 标记阳性细胞群分析设计 HCC 癌症干细胞。特定的小泛素样修饰符 (SUMO) 蛋白酶 1 (SENP1) mRNA 水平通过定量 PCR 在人类配对 HCC 中进行检查。免疫沉淀用于检查蛋白质的结合，染色质免疫沉淀测定用于检测 HIF 与缺氧反应元件序列的结合。在免疫功能低下的小鼠中进行体内表征并分析干细胞频率。结果我们发现缺氧通过增强 SENP1 对 HIF-1α 的去SUMOylation 和增加 HIF-1α 的稳定性和转录活性来增强 HCC 细胞的干性和肝癌发生。此外，我们证明了 SENP1 是 HIF-1/2α 的直接目标，并且 SENP1 和 HIF-1α 之间存在先前未被识别的正反馈回路。结论 综上所述，我们的研究结果表明 HIF-1α 和 SENP1 之间的这种正反馈回路在促进 HCC 癌症干性增加和缺氧条件下肝癌发生方面具有重要意义。专门针对 SENP1 的药物可能为 HCC 提供一种潜在的新型治疗方法。我们证明了 SENP1 是 HIF-1/2α 的直接靶标，并且 SENP1 和 HIF-1α 之间存在先前未被识别的正反馈回路。结论 综上所述，我们的研究结果表明 HIF-1α 和 SENP1 之间的这种正反馈回路在促进 HCC 癌症干性增加和缺氧条件下肝癌发生方面具有重要意义。专门针对 SENP1 的药物可能为 HCC 提供一种潜在的新型治疗方法。我们证明了 SENP1 是 HIF-1/2α 的直接靶标，并且 SENP1 和 HIF-1α 之间存在先前未被识别的正反馈回路。结论 综上所述，我们的研究结果表明 HIF-1α 和 SENP1 之间的这种正反馈回路在促进 HCC 癌症干性增加和缺氧条件下肝癌发生方面具有重要意义。专门针对 SENP1 的药物可能为 HCC 提供一种潜在的新型治疗方法。