Cytotoxic necrotizing factor 1 (CNF1), a protein toxin produced by extraintestinal pathogenic Escherichia coli, activates the Rho-family small GTPases in eukaryotic cell, thereby perturbing multiple cellular functions. Increasing epidemiological evidence suggests a link between CNF1 and human inflammatory bowel disease and colorectal cancer. At the cellular level, CNF1 has been hypothesized to reprogram cell fate towards survival due to the role in perturbing cell cycle and apoptosis. However, it remains undetermined how cells survive from CNF1 intoxication. In this work, we show that CNF1 treatment blocks mitosis/cytokinesis, elicits endoreplication and polyploidisation in cultured human colon cancer cells, and drives them into reversible senescence, which provides a survival route for cells via depolyploidisation. Senescence in CNF1-treated cells is demonstrated with upregulation of several senescence markers including senescence-associated β-galactosidase activity, p53, p21 and p16, and concomitant inhibition of the retinoblastoma protein phosphorylation. Importantly, progeny derived from CNF1 treatment exhibit genomic instability exemplified by increased aneuploidy and become more resistant to CNF1, but not to 5-fluorouracil and oxaliplatin, the two agents commonly used in chemotherapeutic treatment for colorectal cancer. These observations display survival features of the cell after CNF1 treatment that may have implications for the potential role of CNF1 in carcinogenesis.

中文翻译：

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大肠杆菌CNF1环调节素引起的有丝分裂/胞质分裂受阻后，人类结肠癌细胞的可逆衰老。

细胞毒性坏死因子1（CNF1）是一种由肠外致病性大肠杆菌产生的蛋白质毒素，可激活真核细胞中的Rho家族小GTPases，从而扰乱多种细胞功能。越来越多的流行病学证据表明CNF1与人类炎症性肠病和大肠癌之间存在联系。在细胞水平上，由于在扰动细胞周期和细胞凋亡中的作用，已经假设CNF1可将细胞命运重新编程为存活。但是，尚不能确定细胞如何从CNF1中毒中存活。在这项工作中，我们表明CNF1治疗可在培养的人类结肠癌细胞中阻断有丝分裂/胞质分裂，引起内复制和多倍体化，并使它们进入可逆的衰老状态，从而通过多倍体化为细胞提供生存途径。CNF1处理的细胞中的衰老表现为几种衰老标记的上调，包括衰老相关的β-半乳糖苷酶活性，p53，p21和p16，以及对成视网膜细胞瘤蛋白磷酸化的抑制作用。重要的是，源自CNF1处理的后代表现出基因组不稳定性，以增加非整倍性为例，并且变得对CNF1更具抵抗力，但对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂（这两种在结直肠癌的化学治疗中常用的药物）没有抵抗力。这些观察结果显示了CNF1处理后细胞的存活特征，这可能暗示了CNF1在致癌作用中的潜在作用。并同时抑制成视网膜细胞瘤蛋白磷酸化。重要的是，源自CNF1处理的后代表现出基因组不稳定性，以增加非整倍性为例，并且变得对CNF1更具抵抗力，但对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂（这两种在结直肠癌的化学治疗中常用的药物）没有抵抗力。这些观察结果显示了CNF1处理后细胞的存活特征，这可能暗示了CNF1在致癌作用中的潜在作用。并同时抑制成视网膜细胞瘤蛋白磷酸化。重要的是，源自CNF1处理的后代表现出基因组不稳定性，以增加非整倍性为例，并且变得对CNF1更具抵抗力，但对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂（这两种在结直肠癌的化学治疗中常用的药物）没有抵抗力。这些观察结果显示了CNF1处理后细胞的存活特征，这可能暗示了CNF1在致癌作用中的潜在作用。