• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권3호
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• pp.413-417
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• 2015

Recently, we isolated HY253, a novel decahydrofluorene analog with a molecular structure of 7,8a-divinyl-2,4a,4b,5,6,7,8,8a,9,9a-decahydro-1H-fluorene-2,4a,4b,9a-tetraol from the roots of Aralia continentalis, which is known as Dokwhal (獨活), a traditional medicinal herb. Moreover, we previously reported its cytotoxic activity on cancer cell proliferation in human lung cancer A549 and cervical cancer HeLa cells. The current study aimed to evaluate its detailed molecular mechanisms in cell cycle arrest and apoptotic induction in human hepatocellular carcinoma HepG2 cells. Flow cytometric analysis of HepG2 cells treated with $60{\mu}M$ HY253 revealed appreciable cell cycle arrest at the G1 phase via inhibition of Rb phosphorylation and down-regulation of cyclin D1. Furthermore, using western blots, we found that up-regulation of cyclin-dependent kinase inhibitors, such as p21^CIP1 and p27^KIP1, was associated with this G₁ phase arrest. Moreover, TUNEL assay and immunoblottings revealed apoptotic induction in HepG2 cells treated with $60{\mu}M$ HY253 for 24 h, which is associated with cytochrome c release from mitochondria, via down-regulation of anti-apoptotic Bcl-2 protein, which in turn resulted in activation of caspase-9 and -3, and proteolytic cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase (PARP). Accordingly, we suggest that HY253 may be a potent chemotherapeutic hit compound for treating human liver cancer cells via up-regulation and activation of the p53 gene.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제14권11호
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• pp.6761-6767
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• 2013

The nuclear receptor, peroxisome proliferator-activated receptor gamma ($PPAR{\gamma}$), is expressed in various cancer cells including breast, prostate, colorectal and cervical examples. An endogenous ligand of $PPAR{\gamma}$, 15-deoxy-${\Delta}^{12,14}$ prostaglandin $J_2$ (PGJ2), is emerging as a potent anticancer agent but the exact mechanism has not been fully elucidated, especially in breast cancer. The present study compared the anticancer effects of PGJ2 on estrogen receptor alpha ($ER{\alpha}$)-positive (MCF-7) and $ER{\alpha}$-negative (MDA-MB-231) human breast cancer cells. Based on the reported signalling cross-talk between $ER{\alpha}$ and $ER{\alpha}$, the effect of the $ER{\alpha}$ ligand, $17{\beta}$-estradiol (E2) on the anticancer activities of PGJ2 in both types of cells was also explored. Here we report that PGJ2 inhibited proliferation of both MCF-7 and MDA-MB-231 cells by inducing apoptotic cell death with active involvement of mitochondria. The presence of E2 potentiated PGJ2-induced apoptosis in MCF-7, but not in MDA-MB-231 cells. The $ER{\alpha}$ antagonist, GW9662, failed to block PGJ2-induced activities but potentiated its effects in MCF-7 cells, instead. Interestingly, GW9662 also proved capable of inducing apoptotic cell death. It can be concluded that E2 enhances $ER{\alpha}$-independent anticancer effects of PGJ2 in the presence of its receptor.

• BMB Reports
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• 제44권5호
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• pp.298-305
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• 2011

Most intracellular reactive oxygen species (ROS), especially superoxide anion ($O_2^{{\bullet}_-}$) that is converted from oxygen, are overproduced by excessive electron leakage from the mitochondrial respiratory chain. Intracellular oxidative stress that damages cellular components can contribute to lifestyle-related diseases such as diabetes and arteriosclerosis, and age-related diseases such as cancer and neuronal degenerative diseases. We have previously demonstrated that the excessive mitochondrial $O_2^{{\bullet}_-}$ production caused by SDHC mutations (G71E in C. elegans, I71E in Drosophila and V69E in mouse) results in premature death in C. elegans and Drosophila, cancer in mouse embryonic fibroblast cells and infertility in transgenic mice. SDHC is a subunit of mitochondrial complex II. In humans, it has been reported that mutations in SDHB, SDHC or SDHD often result in inherited head and neck paragangliomas (PGLs). Recently, we established Tet-mev-1 conditional transgenic mice using our uniquely developed Tet-On/Off system, which equilibrates transgene expression to endogenous levels. These mice experienced mitochondrial respiratory chain dysfunction that resulted in $O_2^{{\bullet}_-}$ overproduction. The mitochondrial oxidative stress caused excessive apoptosis leading to low birth weight and growth retardation in the neonatal developmental phase in Tet-mev-1 mice. Here, we briefly describe the relationships between mitochondrial $O_2^{{\bullet}_-}$ and aging phenomena in mev-1 animal models

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권3호
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• pp.283-288
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• 2021

본 연구에서는 굴피나무 잎 추출물로부터 사람 위암세포주인 AGS 세포에 대한 apoptosis가 유도되어 항암 활성을 가지는지를 확인하고자 한다. AGS 세포에 굴피나무 잎 추출물을 농도별(0, 50, 150, 200 ㎍/ml)로 처리하여 세포에서 나타나는 양상들을 확인하였다. MTS 측정으로 암세포 생존율을 확인한 결과 굴피나무 잎 추출물에 따라 농도의존적으로 세포에 독성을 보였으며, 이러한 세포 죽음이 apoptosis 유도에 의한 것인지를 annexin V/FITC-PI 염색을 통해 확인하였다. 그 결과, early apoptosis를 보이는 세포의 양상이 유의성 있게 증가하였다. 굴피나무 잎 추출물의 처리는 세포 주기에서 sub-G1기의 증가로 암세포가 더 이상 분열하지 못하고 증식이 억제됨을 보여준다. 내인성 경로에 관여하는 Bax, Bak, Bcl-2, Bcl-xL의 증감을 mRNA 수준에서 RT-PCR로 확인한 결과, Bax, Bak가 증가하고, Bcl-2, Bcl-xL이 감소를 동반하며 미토콘드리아를 통한 세포사멸의 신호전달 경로가 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합하면 굴피나무 잎 추출물은 사람 위암세포에 대한 항암 활성을 가지는 효능적 가치가 있음에 가능성을 제시할 수 있을 것으로 생각되며, 추가적인 동물실험을 통한 인체적용시험의 효능 검증을 통해 의약품 개발 가능성을 확인해야 한다.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제26권2호
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• pp.133-144
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• 2023

Auranofin is a US Food and Drug Administration (FDA)-approved anti-arthritis medication that functions as a thioredoxin reductase inhibitor. Spermidine, a polyamine present in marine algae, can exert various physiological functions. Herein, we examined the synergistic anticancer activity of auranofin and spermidine in hepatocellular carcinoma (HCC). Combined treatment with auranofin and spermidine suppressed cell viability more efficiently than either treatment alone in HCC Hep3B cells. The isobologram plotted by calculating the half maximal inhibitory concentration (IC₅₀) values of each drug indicated that the two drugs exhibited a synergistic effect. Based on the analysis of annexin V and cell cycle distribution, auranofin and spermidine markedly induced apoptosis in Hep3B cells. Moreover, auranofin and spermidine increased mitochondria-mediated apoptosis by promoting mitochondrial membrane potential (Δψm) loss. Auranofin and spermidine significantly increased reactive oxygen species (ROS) production in Hep3B cells, and the blocking ROS suppressed apoptosis induced by spermidine and auranofin. In addition, auranofin and spermidine reduced the expression of phosphorylated phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) and protein kinase B (Akt), and PI3K inhibitor accelerated auranofin- and spermidine-induced apoptosis. Using ROS scavenger and PI3K inhibitor, we revealed that ROS acts upstream of auranofin- and spermidine-induced apoptosis. Collectively, our study suggests that combination treatment with auranofin and spermidine could afford synergistic anticancer activity via ROS overproduction and reduced PI3K/Akt signaling pathway.

• Applied Microscopy
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• 제31권4호
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• pp.333-345
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• 2001

두족류 3종(Octopus minor, Octopus ocellatus, Todarodes pacificus)의 성숙정자를 전자현미경을 통해 관찰한 결과 다음과 같았다. 팔완류인 서해박지와 주꾸미의 성숙정자 전체 길이는 각각 $390{\mu}m$와 $125\sim130{\mu}m$정도였고, 십완류인 살오징어의 길이는 $35{\mu}m$정도로 매우 짧았다. 서해낙지는 나선형의 첨체와 약간 굽은 바나나 모양의 머리를 소지하고 있었으며, 주꾸미는 꼬인 첨체와 막대 모양의 긴 머리를 가지고 있었다. 이들 침체 내강에는 규칙적 구조(periodic structure)인 많은 가로무늬가 관찰되었고, 머리의 내강에는 치밀전 (dense plug)을 형성하였다. 그러나 살오징어의 첨체는 전자밀도가 낮은 둥근 모자 모양이 였으며, 머리는 길쪽한 장타원형을 나타내었다. 특히 첨체 하단부에는 2개의 작은 강(cavity)이 관찰되었고, 이들 내강에는 전자밀도가 높은 물질들(juxtanuclear acrosomal materials)로 채워져 있었다. 3종의 성숙정자 중편은 서해낙지와 주꾸미에서 미토콘드리아가 mitochondrial sleeve를 형성하였지만, 두 종간 미토콘드리아의 수는 각각 $11\sim12$개와 $8\sim9$개로 관찰되어 수의 차이를 보였다. 반면, 살오징어는 미토콘드리아가 축사와 분리되어 mitochondrial spur를 형성하였고, 이들 spur내에는 $10\sim13$개의 미토콘드리아와 전자밀도가 높은 물질들이 밀집되어 있었다. 서해낙지, 주꾸미, 그리고 살오징어의 축사는 공히 9+2구조에 9개의 금은섬유가 둘러싸고 있었고, 살오징어의 축삭내에서만 작은 입자형의 글리코겐이 관찰되었다. 금은섬유들은 서해낙지와 살오징어에서는 꼬리의 주편까지만 관찰되었으나, 주꾸미에서는 단편에서도 관찰되었다.

• Applied Microscopy
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• 제40권4호
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• pp.261-266
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• 2010

미토콘드리아에서 생성하는 ATP는 미토콘드리아의 속막에 존재하는 전자전달계 효소(electron transferase)에 의해 생성되며, 이러한 전자전달계 효소는 복합체 I, II, III, IV, V로 구성되어 있다고 알려져 있다. ATP는 ATPase에 의해 생성되며, ATPase는 $F_0$와 $F_1$ 소복합체로 구성되어 있다. 미토콘드리아의 외막에는 Porin 또는 VDAC(voltage-dependent anion-selective channel)이라고 알려져 있는 미세한 구멍 형태의 단백질이 존재하며, 세포질에 존재하는 succinate, malate, ATP와 같은 음전하용질 또는 전자를 선택적으로 통과시키는 역할을 수행하는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서는 소의 심근 미토콘드리아에 존재하고 있는 porin과 ATPase의 기능과 분포의 관계를 알아보기 위하여, porin과 ATPase Ⅴ-${\beta}$ 항체를 면역반응법을 이용한 광학현미경과 이중면역반응법을 이용한 형광현미경으로 확인하고, 심근 미토콘드리아의 두 단백질 분포를 면역황금표지법을 이용한 전자현미경으로 관찰하였다. 미토콘드리아에서 porin 항체에 대한 미토콘드리아 조직항원의 발색은 조직내에서 전반적으로 관찰할 수 있었으며, ATPase 항체에 대한 조직항원의 발색은 세로면에서 관찰되었다. 이중면역응법에서 porin 항체와 ATPase는 각각 다른 조직에서 발색이 관찰되거나, 같은 조직 내에서 관찰되었다. 면역황금표지법에서 porin 항체는 미토콘드리아의 바깥막에서 황금입자가 표지된 것을 확인할 수 있었으며, ATPase는 미토콘드리아의 속막에서 황금입자가 표지된 것을 확인할 수 있었다. 그러나 ATPase 항체가 황금입자로 표지되지 않은 미토콘드리아도 확인되었다. 이러한 결과로 porin 항체와 ATPase 항체는 미토콘드리아의 바깥막과 속막에 각각 분포양상을 확인하였다. porin 항체의 발색으로 인한 조직 내의 미토콘드리아가 존재하고 있음을 확인할 수 있었으며, ATPase 항체의 발색으로 인한 ATP를 생성하는 미토콘드리아를 확인할 수 있었다. 하지만 porin 항체의 반응으로 확인된 미토콘드리아가 반드시 ATP를 생성하는 것은 아니라는 것을 추측할 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권12호
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• pp.1654-1663
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• 2014

To examine the effect of tumor suppressor protein p53 on the antitumor activity of 2-methoxyestradiol (2-MeO-$E_2$), 2-MeO-$E_2$-induced cell cycle changes and apoptotic events were compared between the human colon carcinoma cell lines HCT116 ($p53^{+/+}$) and HCT116 ($p53^{-/-}$). When both cell types were exposed to 2-MeO-$E_2$, a reduction in the cell viability and an enhancement in the proportions of $G_2/M$ cells and apoptotic sub-$G_1$ cells commonly occurred dose-dependently. These 2-MeO-$E_2$-induced cellular changes, except for $G_2/M$ arrest, appeared to be more apparent in the presence of p53. Immunofluorescence microscopic analysis using anti-${\alpha}$-tubulin and anti-lamin B2 antibodies revealed that after 2-MeO-$E_2$ treatment, impaired mitotic spindle network and prometaphase arrest occurred similarly in both cell types. Following 2-MeO-$E_2$ treatment, only HCT116 ($p53^{+/+}$) cells exhibited an enhancement in the levels of p53, p-p53 (Ser-15), $p21^{WAF1/CIP1}$, and Bax; however, the Bak level remained relatively constant in both cell types, and the Bcl-2 level decreased only in HCT116 ($p53^{+/+}$) cells. Additionally, mitochondrial apoptotic events, including the activation of Bak and Bax, loss of ${\Delta}{\psi}m$, activation of caspase-9 and -3, and cleavage of lamin A/C, were more dominantly induced in the presence of p53. The Bak-specific and Bax-specific siRNA approaches confirmed the necessity of both Bak and Bax activations for the 2-MeO-$E_2$-induced apoptosis in HCT116 cells. These results show that among 2-MeO-$E_2$-induced apoptotic events, including prometaphase arrest, up-regulation of Bax level, down-regulation of Bcl-2 level, activation of both Bak and Bax, and mitochondria-dependent caspase activation, the modulation of Bax and Bcl-2 levels is the target of the pro-apoptotic action of p53.

• Molecules and Cells
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• 제24권1호
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• pp.95-104
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• 2007

The mechanism of acacetin-induced apoptosis of human breast cancer MCF-7 cells was investigated. Acacetin caused 50% growth inhibition ($IC_{50}$) of MCF-7 cells at $26.4{\pm}0.7{\mu}M$ over 24 h in the MTT assay. Apoptosis was characterized by DNA fragmentation and an increase of sub-G1 cells and involved activation of caspase-7 and PARP (poly-ADP-ribose polymerase). Maximum caspase 7 activity was observed with $100{\mu}M$ acacetin for 24 h. Caspase 8 and 9 activation cascades mediated the activation of caspase 7. Acacetin caused a reduction of Bcl-2 expression leading to an increase of the Bax:Bcl-2 ratio. It also caused a loss of mitochondrial membrane potential that induced release of cytochrome c and apoptosis inducing factor (AIF) into the cytoplasm, enhancing ROS generation and subsequently resulting in apoptosis. Pretreatment of cells with N-acetylcysteine (NAC) reduced ROS generation and cell growth inhibition, and pretreatment with NAC or a caspase 8 inhibitor (Z-IETD-FMK) inhibited the acacetin-induced loss of mitochondrial membrane potential and release of cytochrome c and AIF. Stress-activated protein kinase/c-Jun $NH_4$-terminal kinase 1/2 (SAPK/JNK1/2) and c-Jun were activated by acacetin but extracellular-regulated kinase 1/2 (Erk1/2) nor p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) were not. Our results show that acacetin-induced apoptosis of MCF-7 cells is mediated by caspase activation cascades, ROS generation, mitochondria-mediated cell death signaling and the SAPK/JNK1/2-c-Jun signaling pathway, activated by acacetin-induced ROS generation.

• Applied Microscopy
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• 제31권3호
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• pp.223-233
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• 2001

우리나라 서해안에서 채집된 서해낙지(Octopus minor)의 정자 완성과정을 전자현미경을 통해 관찰한 결과 다음과 같았다. 서해낙지의 정자 완성 과정은 초기 중기 후기 정세포 그리고 성숙정자 등 4단계로 나눌 수 있었다. 초기 정세포는 구형의 세포로서 전자밀도가 낮아 밝게 보였으며 핵의 상단부 골지체로부터 형성된 첨체는 전자밀도가 높아서 어둡게 관찰되었다. 핵의 하단 근위 중심소체에서 유도된 것으로 보이는 extra-nuclear rod(enr)는 처음에는 구형에서 타원형으로 변모되면서 핵의 상단부위까지 신장되었으며, 원위중심소체로부터는 축삭이 형성되는 모습도 관찰되었다. 핵막 주위에서 많은 수의 미세소관으로 형성된 만췌트(manchette)도 관찰되었다. 중기 정세포는 핵내 염색질이 가는 실모양으로 응축 되었고, 이 시기에서도 만췌트가 핵막의 주위에서 관찰되었다. 특히 구형의 첨체는 긴 타원형으로 변모되면서 많은 수의 가로무늬를 형성하였고 전자밀도는 중등도로 나타났다. 후기 정세포는 핵내 염색질이 굵고 짧게 응축되었고, 중편에서는 미토콘드리아가 축삭을 감싸고 있는 mitochondrial sleeve를 형성하였다. 축삭은 전형적인 9+2 구조를 보였으며 축삭 주위에서는 9개의 금은 섬유(coarse fibres)도 관찰되었다. 성숙정자의 첨체 내강에서도 가로무늬가 관찰되었는데 특이하게도 가로무늬 사이에서 일정한 간격의 돌기물들이 관찰되었다. 성숙정자의 전체 길이는 약 $390{\mu}m$였으며 첨체는 나선형으로 꼬여 있었으나 머리부위는 꼬여 있지 않고 바나나 모양으로 약간 휘어져 있었다. 또한 정자의 중편에는 $11\sim12$개의 미토콘드리아가 굵은 섬유들을 둘러싸고 있었으며, 이 금은 섬유들은 꼬리의 주편 (main piece)까지만 연결되고 단편 (end piece)에서는 9+2구조의 축삭만이 관찰되었다.