A non-canonical role of ELN protects from cellular senescence by limiting iron-dependent regulation of gene expression
Joanna Czarnecka-Herok,
Kexin Zhu,
Jean-Michel Flaman,
Delphine Goehrig,
Mathieu Vernier,
Gabriela Makulyte,
Aline Lamboux,
Helena Dragic,
Muriel Rhinn,
Jean-Jacques Médard,
Gilles Faury,
Philippe Bertolino,
Vincent Balter,
Romain Debret,
Serge Adnot,
Nadine Martin,
David Bernard
Affiliations
Joanna Czarnecka-Herok
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Kexin Zhu
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Jean-Michel Flaman
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Delphine Goehrig
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Mathieu Vernier
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Gabriela Makulyte
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Aline Lamboux
Laboratoire de Géologie de Lyon: Terre, Planètes, Environnements, CNRS UMR 5276, Ecole Normale supérieure de Lyon, Lyon, France
Helena Dragic
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France
Muriel Rhinn
Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, CNRS UMR7104, Inserm U1258, Université de Strasbourg, Illkirch, 67404, France
Jean-Jacques Médard
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France
Vincent Balter
Laboratoire de Géologie de Lyon: Terre, Planètes, Environnements, CNRS UMR 5276, Ecole Normale supérieure de Lyon, Lyon, France
Romain Debret
Laboratoire de Biologie Tissulaire et Ingénierie Thérapeutique, UMR5305 CNRS/ Université Claude Bernard Lyon 1, 7 passage du Vercors, 69007, Lyon, France
Serge Adnot
Inserm U955, Département de Physiologie - Explorations fonctionnelles, Hôpital Henri Mondor, AP-HP, FHU SENEC, Créteil, France; Institute of Lung Health, Justus Liebig University, Giessen, Germany
Nadine Martin
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France; Corresponding author. Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France.
David Bernard
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France; Equipe Labellisée la Ligue Contre le Cancer, Lyon, France; Corresponding author. Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR 5286, Centre Léon Bérard, Université de Lyon, Lyon, France.
The ELN gene encodes tropoelastin which is used to generate elastic fibers that insure proper tissue elasticity. Decreased amounts of elastic fibers and/or accumulation of bioactive products of their cleavage, named elastokines, are thought to contribute to aging. Cellular senescence, characterized by a stable proliferation arrest and by the senescence-associated secretory phenotype (SASP), increases with aging, fostering the onset and progression of age-related diseases and overall aging, and has so far never been linked with elastin. Here, we identified that decrease in ELN either by siRNA in normal human fibroblasts or by knockout in mouse embryonic fibroblasts results in premature senescence. Surprisingly this effect is independent of elastic fiber degradation or elastokines production, but it relies on the rapid increase in HMOX1 after ELN downregulation. Moreover, the induction of HMOX1 depends on p53 and NRF2 transcription factors, and leads to an increase in iron, further mediating ELN downregulation-induced senescence. Screening of iron-dependent DNA and histones demethylases revealed a role for histone PHF8 demethylase in mediating ELN downregulation-induced senescence. Collectively, these results unveil a role for ELN in protecting cells from cellular senescence through a non-canonical mechanism involving a ROS/HMOX1/iron accumulation/PHF8 histone demethylase pathway reprogramming gene expression towards a senescence program.