• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권7호
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• pp.2319-2324
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• 2011

Molecular structures and chemical properties of 1-aminoimidazole derivatives have been investigated at high levels of density functional theories. Heat of formation, density, explosive performances and impact sensitivities have been estimated at the global minimum of potential energy surface. As more nitro groups are introduced, the explosive performances of 1-aminoimidazole derivatives are enhanced, while the impact sensitivity becomes more sensitive. A two-dimensional plot between explosive performance and impact sensitivity has been utilized to comprehend the technical status of new explosive candidates. Based on locations in the two-dimensional plot, 1-aminodinitroimidzole isomers appears to have a potential to be good candidates for insensitive explosives, and 1-aminotrinitroimidazole may become a powerful explosive molecule whose behavior is quite close to HMX.

• IMMUNE NETWORK
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• 제14권5호
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• pp.241-248
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• 2014

It is debatable whether AMP-activated protein kinase (AMPK) activation is involved in anti-apoptotic or pro-apoptotic signaling. AICAR treatment increases AMPK-${\alpha}1$ phosphorylation, decreases intracellular reactive oxygen species (ROS) levels, and significantly increases Annexin V-positive cells, DNA laddering, and caspase activity in human myeloid cell. AMPK activation is therefore implicated in apoptosis. However, AMPK-${\alpha}1$-knockdown THP-1 cells are more sensitive to apoptosis than control THP-1 cells are, suggesting that the apoptosis is AMPK-independent. Low doses of AICAR induce cell proliferation, whereas high doses of AICAR suppress cell proliferation. Moreover, these effects are significantly correlated with the downregulation of intracellular ROS, strongly suggesting that AICAR-induced apoptosis is critically associated with the inhibition of NADPH oxidase by AICAR. Collectively, our results demonstrate that in AICAR-induced apoptosis, intracellular ROS levels are far more relevant than AMPK activation.

• 한국축산식품학회지
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• 제41권4호
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• pp.623-635
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• 2021

The effect of deer antler extract on muscle differentiation and muscle atrophy were evaluated to minimize muscle loss following aging. Various deer antler extracts (HWE, hot water extract of deer antler; FE, HWE of fermented deer antler; ET, enzyme-assisted extract of deer antler; UE, extract prepared by ultrasonication of deer antler) were evaluated for their effect on muscle differentiation and inhibition of 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleoside (AICAR)-induced muscle atrophy in C2C12 cells. Morphological changes according to the effect of antler extracts on muscle differentiation were confirmed by Jenner-Giemsa staining. In addition, the expression levels of genes related to muscle differentiation and atrophy were confirmed through qRT-PCR. In the presence of antler extracts, the length and thickness of myotubes and myogenin differentiation 1 (MyoD1) and myogenic factor 5 (Myf5) gene expression were increased compared to those in the control group (CON). Gene expression of AMP-activated protein kinase (AMPK), MyoD1, and myogenin, along with the muscle atrophy factors muscle RING finger-1 (MuRF-1) and forkhead box O3a (FoxO3a) upon addition of deer antler extracts to muscle-atrophied C2C12 cells was determined by qRT-PCR after treatment with AICAR. The expression of MuRF-1 and FoxO3a decreased in the groups treated with antler extracts compared to that in the group treated with AICAR alone. In addition, gene expression of MyoD1 and myogenin in the muscle atrophy cell model was significantly increased compared that into the CON. Therefore, our findings indicate that antler extract can increase the expression of MyoD1, Myf5 and myogenin, inhibit muscle atrophy, and promote muscle differentiation.

• Nutrition Research and Practice
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• 제14권5호
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• pp.453-462
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• 2020

BACKGROUND/OBJECTIVES: Platycodon grandiflorum (PG), an oriental herbal medicine, has been known to improve liver function, and has both anti-inflammatory and antimicrobial properties. However, little is known about the immune-enhancing effects of PG and its mechanism. In this study, we aimed to investigate whether fermented PG extract (FPGE), which has increased platycodin D content, activates the immune response in a murine macrophage cell line, RAW 264.7. MATERIALS/METHODS: Cell viability was determined by Cell Counting Kit-8 assay and the nitric oxide (NO) levels were measured using Griess reagent. Cytokine messenger RNA levels of were monitored by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction. To investigate the molecular mechanisms underlying immunomodulatory actions of FPGE in RAW 264.7 cells, we have conducted luciferase reporter gene assay and western blotting. RESULTS: We found that FPGE treatment induced macrophage cell proliferation in a dose-dependent manner. FPGE also modulated the expression of NO and pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor-α, interleukin (IL)-1β, and IL-6. The activation and phosphorylation levels of nuclear factor kappa B (NF-κB) were increased by FPGE treatment. Moreover, 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleotide, an activator of AMP-activated kinase (AMPK), significantly reduced both lipopolysaccharides- and FPGE-induced NF-κB reporter gene activity. CONCLUSIONS: Taken together, our findings suggest that FPGE may be a novel immune-enhancing agent acting via AMPK-NF-κB signaling pathway.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제78권1호
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• pp.8-17
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• 2015

Background: AMP-activated protein kinase (AMPK) not only functions as an intracellular energy sensor and regulator, but is also a general sensor of oxidative stress. Furthermore, there is recent evidence that it participates in limiting acute inflammatory reactions, apoptosis and cellular senescence. Thus, it may oppose the development of chronic obstructive pulmonary disease. Methods: To investigate the role of AMPK in cigarette smoke-induced lung inflammation and emphysema we first compared cigarette smoking and polyinosinic-polycytidylic acid [poly(I:C)]-induced lung inflammation and emphysema in $AMPK{\alpha}1$-deficient ($AMPK{\alpha}1$-HT) mice and wild-type mice of the same genetic background. We then investigated the role of AMPK in the induction of interleukin-8 (IL-8) by cigarette smoke extract (CSE) in A549 cells. Results: Cigarette smoking and poly(I:C)-induced lung inflammation and emphysema were elevated in $AMPK{\alpha}1$-HT compared to wild-type mice. CSE increased AMPK activation in a CSE concentration- and time-dependent manner. 5-Aminoimidazole-4-carboxamide-1-${\beta}$-4-ribofuranoside (AICAR), an AMPK activator, decreased CSE-induced IL-8 production while Compound C, an AMPK inhibitor, increased it, as did pretreatment with an $AMPK{\alpha}1$-specific small interfering RNA. Conclusion: $AMPK{\alpha}1$-deficient mice have increased susceptibility to lung inflammation and emphysema when exposed to cigarette smoke, and AMPK appears to reduce lung inflammation and emphysema by lowering IL-8 production.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.355-363
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• 2009

비정상적인 미토콘드리아에 의해 산화 스트레스가 증가하면 세포내 신호전달 및 유전자 발현에 손상을 일으켜 인슐린 저항성이나 당뇨병 등의 여러 질환들을 유발한다. 그런데 자식작용은 산화 스트레스로 기능이 저하된 미토콘드리아를 제거하여 인슐린 저항성 등을 억제해준다. 한편 운동도 미토콘드리아 생합성을 강화시켜 조직의 기능저하나 퇴행을 회복시켜준다. 따라서 운동과 자식작용이 서로 연관되어 미토콘드리아 생합성을 유도하는 신호체계로 작용할 가능성이 있고, 이 연구를 통해 운동 혹은 AICAR (aminoimidazole-4-carboxamide-1-${\beta}$-D-ribofuranoside)처치로 활성 화된 AMPK(5'-AMP- activated protein kinase) 신호전달체계가 미토콘드리아 생합성을 증가시키는 경로에 자식작용이 관여하는지의 여부를 확인하고자 하였다. 연구결과에 따르면, 6시간의 급성운동으로 쥐의 골격근에서 PGC-1(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1)과 mtTFA (mitochondrial transcription factor A)의 mRNA 발현이 유의하게 증가하였다. 하지만 자식작용 표지제인 LC3(microtubule-associated proteinl light chain 3)의 mRNA 발현은 증가경향을 나타냈지만 유의하지 않았다. 한편 C2C12 근세포에서도 AICAR 처치에 의해 PGC-1, mtTFA mRNA 발현이 모두 증가하였지만, 이러한 증가는 LC3 SiRNA에 의해서 억제되지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들을 통해 자식작용은 AMPK에 의해 조절되는 신호전달 전달체계와는 다른 경로로 미토콘드리아 생합성에 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제25권3호
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• pp.293-298
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• 2015

근위축은 근육 단백질 합성의 저하와 근육 단백질의 분해 증가에 따른 근섬유의 감소에 의한 근육량이 감소되는 현상이다. 오미자(Schisandrae Fructus, fruits of Schisandra chinensis (Turcz.) Baillon)는 오랫동안 전통의학에서 강장제로서 널리 사용되어 왔다. 비록 다양한 질병 연관 오미자의 생리활성 효능이 폭넓게 연구되어져 왔으나 근육 질환 관련 연구는 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 본 연구에서는 오미자 에탄올 추출물(SF)이 AMPK 활성인자 AICAR 처리에 의한 C2C12 근관세포의 근위축 모델계를 이용하여 근위축 억제 효능을 가지는지의 여부와 관련 기전의 해석을 시도하였다. AICAR 처리는 근단백질 분해 연관 ubiquitin ligase muscle RING finger-1 (MuRF-1)의 발현을 전사 수준에서 증가시켰고, MuRF-1 조절 전사인자의 하나인 forkhead box O3a (FoxO3a) 단백질의 인산화를 증가시켰으며, 이러한 변화는 근위축과 연관된 C2C12 근관세포의 형태적 변형과 동반된 현상이었다. 그러나 SF의 전처리에 의하여, AICAR에 의하여 유도된 근위축성 형태변화를 억제하였으며, MuRF-1의 발현과 FoxO3a의 활성화를 억제시켰다. 본 연구의 결과는 SF가 AICAR 처리에 의한 C2C12 근관세포의 근위축을 AMPK 및 FoxO3a 신호전달계 조절을 통하여 억제하였음을 보여주는 것으로 오미자는 근기능 향상을 위한 식의 약 소재로서의 개발 가능성이 매우 높음을 시사하여 준다.

• 생명과학회지
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• 제19권4호
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• pp.423-428
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• 2009

셀레늄은 필수미네랄로 항산화작용 등의 체내 주요 작용을 수행한다고 알려져 있다. 만성질환 등의 예방과 치료 등의 바람직한 효능을 기대하여 섭취가 늘고 있어서 주목을 받고 있다. 셀레늄은 암의 억제나 혈중포도당조절 및 지방억제 등의 목적으로도 이용되고 있다. 이러한 다양한 연구에도 불구하고 지방세포를 이용한 지방세포분화나 지방세포사멸 촉진에 미치는 영향은 아직 연구되어 있지 않다. 셀레늄의 지방세포조절을 통한 분자기전에 대한 연구는 늘어가고 있는 비만이나 비만관련대사질환의 조절에 학문적 근거를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 셀레늄이 AMP-activated protein kinase (AMPK)를 중심으로 지방 미분화세포인 3T3-L1 지방세포의 분화억제 및 분화된 세포의 사멸작용의 기전을 밝히고자 하였다. AMPK는 세포 내 에너지상태의 센서로 작용하는데 실제적으로 운동의 지방대사 촉진기능이 이 단백질에 기인한다는 사실이 밝혀지면서 각광을 받고 있다. 또한 시상하부에서 AMPK는 호르몬이나 영양소 등의 생리적인 인자들을 통합하고 식욕이나 신체에너지 대사를 총괄하는 물질로 대두되고 있다. 셀레늄을 지방세포의 분화과정에 처리하였을 때에 현저한 지방세포로의 분화가 억제되었고 이미 다 분화된 성숙된 지방세포에 처리하였을 때는 세포사멸(apoptosis)을 유도하는 것을 발견하였으며 이와 동시에 AMPK의 활성화 촉진 및 AMPK의 지질인 acetyl-CoA carboxylase의 $serine^{79}$를 인산화하는 것으로 나타났다. 또한 이러한 셀레늄의 지방세포분화 억제 능력은 AMPK의 활성화 합성물질인 AICAR나 포도의 폴리페놀인 레스베라트롤의 능력과 같은 정도의 억제능을 보여주었다. 또한 AMPK의 항 지방축적작용에서의 필수성을 알아보기 위하여 지방세포에 AMPK 활성화 물질인 AICAR와 억제물질인 Compound C를 사용하여 AMPK활성화를 측정하여 본 결과 지방세포분화와 지방축적의 억제과정에 있어서 AMPK가 필수적임을 밝혀내었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제54권5호
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• pp.369-373
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• 2012

AMP-activated protein kinase (AMPK)는 체내 에너지 수준을 감지하고 당과 지방의 대사를 조절하는 인자로 밝혀졌다. 이러한 에너지 센서로서 AMPK의 역할은 심혈관계 및 비만과 당뇨 등의 대사성 질환에 밀접한 관계가 있다. 영양적 관점에서 AMPK는 지방산의 합성 및 분해를 통해 간에서 지방대사 조절에 중요한 역할을 한다. 특히 근육의 경우 glucose 흡수를 관장하며, 근육세포 내 glucose의 유입을 증가 시킨다. 하지만, AMPK의 활성이 대사기질의 흡수와 이용에 미치는 영향에 대한 정확한 기전은 아직까지 불분명하다. 또한 영양적 수준 차이에 따른 AMPK의 활성이 단백질 합성에 미치는 영향은 아직 보고된 바 없다. 따라서 본 연구의 목적은 C2C12 myotube에서 AMPK 활성물로 알려진 5-aminoimidazole-4-carbozamide-1-${\beta}$-D-ribonucleoside (AICAR)가 glucose 농도차이에 따른 AMPK 활성과 단백질함량에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 배양된 C2C12 근육세포에서 AICAR는 glucose의 함량에 관계없이 AMPK를 활성화 시켰다. 단백질 농도는 낮은 수준 (LG)에 비해 높은 수준의 glucose (HG)가 처리된 myotube에서 증가되었고, AICAR에 의해 그 효과는 더욱 증대 되었다. C2C12 myotube에서 HG 처리는 AMPK와 acetyl CoA carboxylase (ACC)의 인산화에 영향을 주지 않았지만, LG의 처리로 인해 AMPK와 ACC의 인산화가 증가되었다 (p<0.05). 또한, AICAR (2mM)의 처리는 glucose의 수준과는 관계없이 AMPK와 ACC의 인산화를 증가시켰다. 총 단백질 수준은 HG 처리에 의해 증가 되었고, 이는 AICAR의 처리에 의해서 더 높게 증가되었다. Proteasome 활성은 HG 처리구에서 LG에 비해 7.5% 낮게 나타났고, AICAR 처리는 proteasome 활성을 LG와 HG 처리구에서 각각 63%와 54% 감소 시켰다. Glucose의 수준은 mTOR의 인산화 수준에 영향을 주지 않았다. 하지만, AICAR는 LG 처리구에서 만 mTOR의 인산화 수준을 유의적으로 증가시켰고, HG 처리구에는 mTOR에 영향을 주지 않았다. 따라서, glucose 처리는 단백질을 proteasome으로부터 보호 하거나, glucose가 AMPK의 단백질 합성 저해 기능을 방해하여 세포내 단백질 합성을 중가 시키는 것으로 사료 된다. 결론적으로, 영양적 수준에 의해 AMPK 활성 및 단백질 합성과 분해가 조절된다는 것을 의미한다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제30권6호
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• pp.857-864
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• 2017

Objective: The purpose of this study was to investigate the influence of AMP-activated protein kinase (AMPK) activation on protein acetylation and glycolysis in postmortem muscle to better understand the mechanism by which AMPK regulates postmortem glycolysis and meat quality. Methods: A total of 32 mice were randomly assigned to four groups and intraperitoneally injected with 5-Aminoimidazole-4-carboxamide1-${\beta}$-D-ribofuranoside (AICAR, a specific activator of AMPK), AICAR and histone acetyltransferase inhibitor II, or AICAR, Trichostatin A (TSA, an inhibitor of histone deacetylase I and II) and Nicotinamide (NAM, an inhibitor of the Sirt family deacetylases). After mice were euthanized, the Longissimus dorsi muscle was collected at 0 h, 45 min, and 24 h postmortem. AMPK activity, protein acetylation and glycolysis in postmortem muscle were measured. Results: Activation of AMPK by AICAR significantly increased glycolysis in postmortem muscle. At the same time, it increased the total acetylated proteins in muscle 45 min postmortem. Inhibition of protein acetylation by histone acetyltransferase inhibitors reduced AMPK activation induced increase in the total acetylated proteins and glycolytic rate in muscle early postmortem, while histone deacetylase inhibitors further promoted protein acetylation and glycolysis. Several bands of proteins were detected to be differentially acetylated in muscle with different glycolytic rates. Conclusion: Protein acetylation plays an important regulatory role in postmortem glycolysis. As AMPK mediates the effects of pre-slaughter stress on postmortem glycolysis, protein acetylation is likely a mechanism by which antemortem stress influenced postmortem metabolism and meat quality though the exact mechanism is to be elucidated.