• IMMUNE NETWORK
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• 제10권3호
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• pp.99-103
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• 2010

Background: Glycogen synthase kinase $3{\beta}$ ($GSK3{\beta}$) is a ubiquitous serine/threonine kinase that is regulated by serine phosphorylation at 9. Recent studies have reported the beneficial effects of a number of the pharmacological $GSK3{\beta}$ inhibitors in rodent models of septic shock. Since most of the $GSK3{\beta}$ inhibitors are targeted at the ATP-binding site, which is highly conserved among diverse protein kinases, the development of novel non-ATP competitive $GSK3{\beta}$ inhibitors is needed. Methods: Based on the unique phosphorylation motif of $GSK3{\beta}$, we designed and generated a novel class of $GSK3{\beta}$ inhibitor (GSK3i) peptides. In addition, we investigated the effects of a GSK3i peptide on lipopolysaccharide (LPS)-stimulated cytokine production and septic shock. Mice were intraperitoneally injected with GSK3i peptide and monitored over a 7-day period for survival. Results: We first demonstrate its effects on LPS-stimulated pro-inflammatory cytokine production including interleukin (IL)-6 and IL-12p40. LPS-induced IL-6 and IL-12p40 production in macrophages was suppressed when macrophages were treated with the GSKi peptide. Administration of the GSK3i peptide potently suppressed LPS-mediated endotoxin shock. Conclusion: Collectively, we present a rational strategy for the development of a therapeutic GSK3i peptide. This peptide may serve as a novel template for the design of non-ATP competitive GSK3 inhibitors.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권4호
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• pp.417-425
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• 2017

벌사상자는 여성의 생식기 질환이나 화농성 피부염에 주로 사용되어온 한약재로, 최근 들어 암과 관련된 연구가 많이 이루어짐에 따라 벌사상자의 항암 효과에 대한 관심이 높아지고 있다. 벌사상자의 대표적인 성분인 osthole, xanthotoxol 등은 벤젠고리 화합물로 에탄올과 같은 유기용매에 잘 용해된다. 이에 따라 본 연구에서는 AGS 위암세포에서 벌사상자 에탄올 추출물(CME)에 대한 세포주기 정지 유도 효과를 확인하고자 하였다. CME 처리에 의한 AGS 위암세포의 증식 억제 유도 효과 및 세포독성 효과를 확인하기 위하여 MTT assay와 LDH release assay를 실시한 결과, 농도 및 시간 의존적으로 세포생존율이 감소하였으며, 농도 의존적인 세포독성 효과를 확인하였다. 또한, CME의 농도가 증가할수록 AGS 위암세포의 형태학적 변화가 관찰되었다. 이러한 세포증식 억제 유도 효과가 세포주기 정지에 의한 것인지 확인하기 위하여 CME를 농도별로 24시간 동안 처리한 후 세포주기를 측정하였다. 그 결과 G1기의 세포가 농도 의존적으로 증가함을 확인하였다. 그리고 CME의 처리가 세포주기와 관련된 단백질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 western blot analysis를 실시하여 G1기 세포주기 정지와 관련된 신호 단백질들의 발현 변화를 확인하였다. 그 결과 CME의 처리가 세포 증식과 분열에 중요한 역할을 하는 p-Akt와 p-GSK-$3{\beta}$의 발현을 저해하는 것을 확인하였고, 이에 따라 p53의 발현과 활성이 증가하여 p21의 발현이 증가함을 확인하였다. 또한, p21의 증가에 따른 cyclin E의 발현 감소와 CDK2의 비활성화 상태인 p-CDK(T14), p-CDK(Y15)의 발현 증가를 확인하였다. 이와 같은 CME의 세포주기 억제 유도 효과가 일어나는 신호경로를 확인하기 위하여 LY294002(PI3K/Akt 저해제), BIO(GSK-$3{\beta}$ 저해제), Pifithrin-${\alpha}$(p53 저해제)를 CME와 각각 또는 병행 처리한 후 MTT assay, 세포주기 측정, western blot analysis를 진행하였다. 그 결과 LY294002의 처리는 CME 처리군과 유사하게 세포생존율을 저해시키고 G1기 정지를 유도했으며, 세포주기 단백질을 조절하였다. 또한, GSK-$3{\beta}$와 p53 저해제를 처리하였을 때 CME를 병행 처리했음에도 불구하고 세포증식 억제나 G1기 정지와 같은 항암 효과가 나타나지 않았으며, 관련 신호경로 단백질의 변화도 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 CME의 처리가 Akt/GSK-$3{\beta}$/p53 신호경로를 조절하여 cyclin E의 발현을 감소시키고 CDK2의 활성을 억제함으로써 G1기 세포주기 정지를 유도함을 확인하였다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제57권5호
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• pp.449-460
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• 2004

연구배경 : PS-341은 최근에 개발된 강력하고 특이적인 proteasome 억제제로서, 일부 암환자에 투여하여 좋은 성적이 보고되고 있다. Proteasome 억제제의 항암효과는 아포프토시스 유발 물질, 즉 p53, $p21^{WAF/CIP1}$, $p27^{KIP1}$, NF-${\kappa}B$, Bax, Bcl-2 등의 발현 증가와 관련이 있는 것으로 생각되고 있다. JNK와 GSK-$3{\beta}$도 아포프토시스에 관여하는 것으로 잘 알려져 있지만, PS-341에 의한 아포프토시스에서의 역할은 규명되지 못한 상태이다. 본 연구에서는 폐암세포주에서 PS-341에 의한 아포프토시스에서 JNK와 GSK-$3{\beta}$의 역할을 규명하고자 하였다. 방 법 : NCI-H157과 A549 폐암세포주를 실험에 사용하였다. 세포생존능은 MTT 방법으로 평가하였고, 아포프토시스는 PARP의 분해로 평가하였다. JNK의 활성도는 in vitro immuno complex kinase 방법과 내인성 c-Jun의 인산화로 측정하였다. 각종 단백의 발현은 Western 분석으로 평가하였다. JNK1과 GSK-$3{\beta}$의 과발현은 각각 plasmid vector와 adenovirus vector를 이용하였다. 결 과 : PS-341 처치로 아포프토시스에 의한 세포생존율의 감소가 관찰되었다. PS-341 처치로 JNK가 활성화되었고, c-Jun의 발현이 유도되었다. Dominant negative JNK1의 과발현 또는 SP600125 전치치로 JNK의 활성화를 차단하면 PS-341에 의한 아포프토시스가 억제되었다. PS-341 처리로 JNK 활성화에 의존적으로 caspase 3의 활성화가 유도되었다. Caspase 활성화의 차단으로도 PS-341에 의한 아포프토시스가 억제되었다. PS-341에 의해 Akt가 활성화되었고, Akt 활성화의 차단으로 PS-341에 의한 아포프토시스가 심화되었다. PS-341에 의한 Akt 활성화로 GSK-$3{\beta}$가 불활성화되었다. Constitutively active GSK-$3{\beta}$의 과발현으로 PS-341에 의한 아포프토시스가 심화되었고, dominant negative GSK-$3{\beta}$의 과발현으로 PS-341에 의한 아포프토시스가 감소되었다. Lithium chloride 전처치와 dominant negative GSK-$3{\beta}$의 과발현으로 PS-341에 의한 JNK의 활성화와 c-Jun의 발현 증가가 억제되었다. 결 론 : 폐암세포주에서 PS-341에 의한 아포프토시스는 JNK/caspase 경로가 관여하며, 이는 PI3K/Akt 경로를 통한 GSK-$3{\beta}$의 불활성화에 의해 억제되는 것으로 판단된다. 따라서 PS-341의 항암효과를 최대화하기 위해서는 PI3K/Akt 경로를 통한 GSK-$3{\beta}$의 불활성화를 차단하는 치료법이 병행되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한약침학회지
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• 제22권4호
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• pp.248-252
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• 2019

Objectives: The aim of the present work is evaluating the special effects of Urtica Dioica and Lamium Album on the serum level of K-Ras and GSK-3 beta in diabetic rats. Methods: In the present experimental study, 32 male Wistar rats randomly divided into 4 groups (Group I: normal control rats; receiving daily PBS, Group 2: diabetic control rats; receiving single dose of streptozotocin (60 mg/kg) and daily PBS, Group 3: Diabetic rats treated with 100 mg/kg of hydroalcoholic extract of the U. dioica, Group 4: Diabetic rats treated with 100 mg/kg of hydroalcoholic extract of L. Album. Diabetes-induced by an intraperitoneal injection of streptozotocin (60 mg/ kg). On the 14 th day of treatment, the weight, fasting blood sugar (FBS) and on 28 th day blood glucose, K-Ras and GSK3 beta was measured. Results: In diabetic group blood GSK- 3 beta increase in comparison to control group (P < 0.05), also blood K-Ras decrease in the diabetic group (P < 0.05). Both extracts reduced GSK-3 beta level, however, this reduction was only statistically significant by U.dioica (P < 0.05). Compared to diabetic group, blood K-Ras level increased by both extract (P < 0.05). Also diabetes induction increase blood glucose levels and both extracts decrease its level significantly (P < 0.05).there is no significant differences among both extract effects on blood glucose, and K-Ras. Conclusion: For the first time shown that both extracts by regulating GSK-3 beta and K-Ras improve blood glucose level. More studies are needed to determine all the effects of these herbs.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권9호
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• pp.1257-1264
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• 2016

개똥쑥은 예로부터 항암, 항바이러스 및 항균의 효능을 지니는 것으로 알려져 왔지만 작용 기작에 대한 내용이 많이 알려지지 않았다. 본 연구에서는 AGS 인체 위암 세포를 대상으로 개똥쑥 추출물(AAE)에 의한 apoptosis 효과와 신호경로 연구를 시행하였다. AAE의 암세포 성장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 AGS cell에 AAE를 처리하고 MTT assay와 LDH assay를 수행한 결과 AAE 농도 의존적으로 나타난 세포 성장 억제가 세포 손상에 의한 것임을 확인하였다. 또한, AAE에 의한 암세포 증식 억제 효과가 apoptosis에 의한 것인지 확인하기 위하여 Hoechst 33342 staining과 Annexin V-PI staining을 수행한 결과, Hoechst 33342 staining에서 apoptotic body와 세포질 응축이 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인하였고, Annexin V-PI staining에서 apoptotic cells의 변화가 농도 의존적으로 증가함을 확인하였다. Western blotting의 결과 AAE가 농도 의존적으로 세포 생장에 관여하는 신호 단백질인 p-Akt, p-TSC2, p-mTOR, p-GSK-$3{\beta}$의 발현이 감소함을 확인하였고, anti-apoptotic 단백질인 Bcl-2의 발현이 억제됨으로써 proapoptotic 단백질인 Bax, Bak의 발현이 증가하는 일련의 신호경로를 조절할 수 있다는 것을 확인하였다. 미토콘드리아 막 전위의 탈분극 유도를 확인하기 위한 JC-1 assay 수행 결과, AAE 농도 의존적으로 미토콘드리아 막 전위의 탈분극이 유도됨을 확인하였다. 탈분극에 의한 caspase 활성을 확인하기 위해 caspase-3/7 activity assay를 수행한 결과, AAE 농도 의존적으로 caspase activity 증가를 확인하였다. 또한, apoptosis가 일어나는 일련의 신호경로를 확인하기 위해 apoptosis 상위 단백질인 Akt, mTOR, GSK-$3{\beta}$의 활성을 억제하는 LY294002, Rapamycin, BIO를 각각 AGS cell에 처리하고 세포증식에 미치는 영향과 신호 단백질의 발현 양상을 알아보기 위해 MTT assay, LDH assay, western blotting을 수행하였다. 그 결과 AAE와 LY294002, Rapamycin 처리군에서 세포증식 억제와 LDH 방출량 증가뿐만 아니라 세포 생장 신호 단백질인 p-mTOR, p-TSC2, p-Akt, p-GSK-$3{\beta}$의 발현이 감소하는 것을 확인하였고, Bcl-2의 발현이 억제됨으로써 Bax와 Bak의 발현을 증가시키는 신호경로를 조절할 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 AGS cell에 개똥쑥 추출물을 처리하였을 때 유도되는 apoptosis 효과는 Akt/mTOR/GSK-$3{\beta}$ 경로 활성 억제를 통해 Bcl-2 발현이 감소함에 따라 Bax, Bak를 활성화해 세포질로의 cytochrome C 유리에 따른 caspase 활성으로 이루어진다는 것을 알 수 있었다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.94-94
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• 2019

In this study, we elucidated the anti-inflammatory mechanisms of leaves extracts from Rodgersia podophylla (RPL) in RAW264.7 cells. RP-L significantly inhibited the production of the proinflammatory mediators such as NO, iNOS, IL-$1{\beta}$ and IL-6 in LPS-stimulated RAW264.7 cells. RPL increased HO-1 expression in RAW264.7 cells, and the inhibition of HO-1 by ZnPP reduced the inhibitory effect of RPL against LPS-induced NO production in RAW264.7 cells. Inhibition of p38, ROS and $GSK3{\beta}$ attenuated RPL-mediated HO-1 expression. Inhibition of ROS inhibited p38 phosphorylation and $GSK3{\beta}$ expression induced by RPL. In addition, inhibition of $GSK3{\beta}$ blocked RPL-mediated p38 phosphorylation. RPL induced nuclear accumulation of Nrf2, and Inhibition of p38, ROS and $GSK3{\beta}$ abolished RPL-mediated nuclear accumulation of Nrf2. Furthermore, RPL blocked LPS-induced degradation of $I{\kappa}B-{\alpha}$ and nuclear accumulation of p65. RP-L also attenuated LPS-induced phosphorylation of ERK1/2 and p38. Our results suggest that RPL exerts potential antiinflammatory activity by activating ROS/$GSK3{\beta}$/p38/Nrf2/HO-1 signaling and inhibiting NF-${\kappa}B$ and MAPK signaling in RAW264.7 cells. These findings suggest that RPL may have great potential for the development of anti-inflammatory drug.

• 대한의생명과학회지
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• 제20권2호
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• pp.85-95
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• 2014

Activation of the epidermal growth factor receptor (EGFR) and downstream signaling pathways have been implicated in causing resistance to EGFR-targeted therapy in solid tumors, including the head and neck tumors. To investigate the mechanism of antiproliferation to EGFR inhibition in oral cancer, we compared EGFR tyrosine kinase inhibitor (Gefitinib, Iressa, ZD1839) with respect to its inhibitory effects on three kinases situated downstream of EGFR: MAPK, Akt, and glycogen synthase kinase-$3{\beta}$ (GSK-$3{\beta}$). We have demonstrated that ZD1839 induces growth arrest and apotosis in oral cancer cell lines by independent of EGFR-mediated signaling. An exposure of oral cancer cells to ZD1839 resulted in a dose dependent up-regulation of the cyclin-dependent kinase inhibitor p21 and p27, down regulation of cyclin D1, inactivation of GSK-$3{\beta}$ and of active MAPK. In resistant cells, GSK-$3{\beta}$ is constitutively active and its activity is negatively regulated primarily through Ser 9 phosphorylation and further enhanced by Tyr216 phosphorylation. These results showed that the resistance to the antiproliferative effects of ZD1839, in vitro was associated with uncoupling between EGFR and MAPK inhibition, and that GSK-$3{\beta}$ activation and degradation of its target cyclin D1 were indicators of high cell sensitivity to ZD1839. In conclusion, our data show that the uncoupling of EGFR with mitogenic pathways can cause resistance to EGFR inhibition in oral cancer.

• Anatomy and Cell Biology
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• 제50권3호
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• pp.207-213
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• 2017

Glycogen synthase kinase $(GSK)-3{\beta}$ and related enzymes are associated with various forms of neuroinflammation, including spinal cord injury (SCI). Our aim was to evaluate whether lithium, a non-selective inhibitor of $GSK-3{\beta}$, ameliorated SCI progression, and also to analyze whether lithium affected the expression levels of two representative $GSK-3{\beta}$-associated molecules, nuclear factor erythroid 2-related factor-2 (Nrf-2) and heme oxygenase-1 (HO-1) (a target gene of Nrf-2). Intraperitoneal lithium chloride (80 mg/kg/day for 3 days) significantly improved locomotor function at 8 days post-injury (DPI); this was maintained until 14 DPI (P<0.05). Western blotting showed significantly increased phosphorylation of $GSK-3{\beta}$ (Ser9), Nrf-2, and the Nrf-2 target HO-1 in the spinal cords of lithium-treated animals. Fewer neuropathological changes (e.g., hemorrhage, inflammatory cell infiltration, and tissue loss) were observed in the spinal cords of the lithium-treated group compared with the vehicle-treated group. Microglial activation (evaluated by measuring the immunoreactivity of ionized calcium-binding protein-1) was also significantly reduced in the lithium-treated group. These findings suggest that $GSK-3{\beta}$ becomes activated after SCI, and that a non-specific enzyme inhibitor, lithium, ameliorates rat SCI by increasing phosphorylation of $GSK-3{\beta}$ and the associated molecules Nrf-2 and HO-1.

• Journal of Ginseng Research
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• 제46권5호
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• pp.666-674
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• 2022

Background: Ginsenosides and their metabolites have antidepressant-like effects, but the underlying mechanisms remain unclear. We previously identified 14-3-3 ζ as one of the target proteins of 20 (S)-protopanaxadiol (PPD), a fully deglycosylated ginsenoside metabolite. Methods: Corticosterone (CORT) was administered repeatedly to induce the depression model, and PPD was given concurrently. The tail suspension test (TST) and the forced swimming test (FST) were used for behavioral evaluation. All mice were sacrificed. Golgi-cox staining, GSK 3β activity assay, and Western blot analysis were performed. In vitro, the kinetic binding analysis with the Biolayer Interferometry (BLI) was used to determine the molecular interactions. Results: TST and FST both revealed that PPD reversed CORT-induced behavioral deficits. PPD also ameliorated the CORT-induced expression alterations of hippocampal Ser9 phosphorylated glycogen synthase kinase 3β (p-Ser9 GSK 3β), Ser133 phosphorylated cAMP response element-binding protein (p-Ser133 CREB), and brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Moreover, PPD attenuated the CORT-induced increase in GSK 3β activity and decrease in dendritic spine density in the hippocampus. In vitro, 14-3-3 ζ protein specifically bound to p-Ser9 GSK 3β polypeptide. PPD promoted the binding and subsequently decreased GSK 3β activity. Conclusion: These findings demonstrated the antidepressant-like effects of PPD on the CORT-induced mouse depression model and indicated a possible target-based mechanism. The combination of PPD with the 14-3-3 ζ protein may promote the binding of 14-3-3 ζ to p-GSK 3β (Ser9) and enhance the inhibition of Ser9 phosphorylation on GSK 3β kinase activity, thereby activating the plasticity-related CREBeBDNF signaling pathway.

• 생명과학회지
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• 제28권9호
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• pp.1016-1021
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• 2018

C. difficile 톡신A에 의한 대장상피세포 자살과정은 위막성대장염(Pseudomembranous colitis)의 주요 원인으로 고려되고 있다. 톡신A는 활성산소 를 증가시켜 세포자살 신호를 유도한다. 또한 톡신A는 미세섬유나 미세소관과 같은 세포골격계 형성을 저해함으로써 자살을 유도한다고 알려져 있다. 하지만 톡신A가 야기하는 소화기 상피세포 자살경로는 아직 불분명하다. 본 연구에서는 소화관 상피세포의 성장과 분화 그리고 기능에 중요하다고 알려져 온 Wnt 신호경로에 대한 톡신A의 영향을 확인해보았다. 이를 위해 비암화-인간대장세포주(NCM460)에 톡신A를 처치하고 Wnt 신호 분자들의 변화를 추적하였다. 또한 톡신A를 주입한 생쥐의 회장 상피세포 속 Wnt 신호경로 변화도 평가하였다. 인간 대장상피세포에서 톡신A는 Wnt 경로의 핵심 신호분자인 ${\beta}$-catenin 단백질의 양을 빠르게 감소시켰다. 이 현상은 생쥐 회장 상피세포에서도 동일하게 확인되었다. 연구자 등은 톡신A가 $GSK3{\beta}$ 활성형 인산화(Thr390)를 증가시킴도 확인하였다. 이는 톡신A가 $GSK3{\beta}$의 활성을 높여서 ${\beta}$-catenin의 인산화시키고 이를 통해 단백질 분해 과정이 촉진되었음을 보여준다. 이 결과들을 종합하면, 톡신A에 의한 소화관 상피세포 자살과정이 상피세포의 성장과 자살을 조절하는 Wnt 신호경로 차단과 밀접하게 연관되어 있음을 보여준다.