• BMB Reports
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• 제54권11호
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• pp.563-568
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• 2021

Cancer cells predominantly generate energy via glycolysis, even in the presence of oxygen, to support abnormal cell proliferation. Suppression of PDHA1 by PDK1 prevents the conversion of cytoplasmic pyruvate into Acetyl-CoA. Several PDK inhibitors have been identified, but their clinical applications have not been successful for unclear reasons. In this study, endogenous PDHA1 in A549 cells was silenced by the CRISPR/Cas9 system, and PDHA1^WT and PDHA1^3SD were transduced. Since PDHA1^3SD cannot be phosphorylated by PDKs, it was used to evaluate the specific activity of PDK inhibitors. This study highlights that PDHA1^WT and PDHA1^3SD A549 cells can be used as a cell-based PDK inhibitor-distinction system to examine the relationship between PDH activity and cell death by established PDK inhibitors. Leelamine, huzhangoside A and otobaphenol induced PDH activity-dependent apoptosis, whereas AZD7545, VER-246608 and DCA effectively enhanced PDHA1 activity but little toxic to cancer cells. Furthermore, the activity of phosphomimetic PDHA1 revealed the complexity of its regulation, which requires further in-depth investigation.

• Molecules and Cells
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• 제42권3호
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• pp.270-283
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• 2019

This study was aimed to explore if lncRNA MALAT1 would modify chemo-resistance of non-small cell lung cancer (NSCLC) cells by regulating miR-197-3p and p120 catenin (p120-ctn). Within this investigation, we totally recruited 326 lung cancer patients, and purchased 4 NSCLC cell lines of A549, H1299, SPC-A-1 and H460. Moreover, cisplatin, adriamycin, gefitinib and paclitaxel were arranged as chemotherapies, and half maximal inhibitory concentration (IC50) values were calculated to evaluate the chemo-resistance of the cells. Furthermore, mice models of NSCLC were also established to assess the impacts of MALAT1, miR-197-3p and p120-ctn on tumor growth. Our results indicated that MALAT1 and miR-197-3p were both over-expressed within NSCLC tissues and cells, when compared with normal tissues and cells (P < 0.05). The A549, H460, SPC-A-1 and SPC-A-1 displayed maximum resistances to cisplatin ($IC50=15.70{\mu}g/ml$), adriamycin ($IC50=5.58{\mu}g/ml$), gefitinib ($96.82{\mu}mol/L$) and paclitaxel (141.97 nmol/L). Over-expression of MALAT1 and miR-197-3p, or under-expression of p120-ctn were associated with promoted viability and growth of the cancer cells (P < 0.05), and they could significantly strengthen the chemo-resistance of cancer cells (P < 0.05). MALAT1 Wt or p120-ctn Wt co-transfected with miR-197-3p mimic was observed with significantly reduced luciferase activity within NSCLC cells (P < 0.05). Finally, the NSCLC mice models were observed with larger tumor size and weight under circumstances of over-expressed MALAT1 and miR-197-3p, or under-expressed p120-ctn (P < 0.05). In conclusion, MALAT1 could alter chemo-resistance of NSCLC cells by targeting miR-197-3p and regulating p120-ctn expression, which might assist in improvement of chemo-therapies for NSCLC.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권1호
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• pp.72-77
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• 2004

본 연구진은 토양미생물의 배양액으로부터 cyclin-dependent kinase 저해활성의 Toyocamycin을 분리하였으며 〔16〕, 화학적 전합성을 통하여 활성이 개선된 유도체인 신물질 MCS-5A를 합성하였다〔3〕. 이 MCS-5A를 이용한 항암 기전규명을 위한 연구를 통하여 , human promyelocytic leukemia cell(HL-60)에서 MCS-5A에 의해 cyclin-dependent kinase inhibitor p16$^{INK4A}$ 단백질의 발현증가가 암세포의 세포주기 억제와 동시에 HL-60 cell희 세포사멸을 유도하는 것을 확인하였다(data not shown). 그러나 HL-60 cell의 경우와는 달리 non small cell lung cancer cell(NSCLC)인 A549 cell(p16$^{INK4A}$ 결핍 세포주)에 MCS-5A를 처리할 경우에는 전혀 세포사멸이 유도되지 않았다. 따라서 MCS-5A에 의한 HL-60 cell에서의 세포사멸 유도는 발암억제 유전자인 P16$^{INK4A}$의 세포 내 발현 및 존재 여부에 의해 좌우되는 것으로 판단되었다. 이러한 배경에서 본 연구는 p16$^{INK4A}$.의 기존에 알려진 세포주기 억제를 유발하는 cyclin-dependent kinase inhibitor(CKI)로서의 역할 뿐 아니라, p16$^{INK4A}$ 유전자가 세포사멸을 유도할 수 있다는 새로운 기능을 규명하기 위하여 다음의 연구를 시도하였다. 즉 $p^{INK4A}$ 결핍 세포주인 A549(-p16/+p53)와 H1299(-pl6/-p53) 그리고 p16$^{INK4A}$ 함유 세포주인 HeLa(+p16/+p53)세포에 외부로부터 p16$^{INK4A}$ 유전자를 도입시켜, 각 세포주에서의 세포사멸 유도 여부를 비교하고자 하였다. 우선 wild-type p16$^{INK4A}$ 유전자를 가진 HeLa cell에서 총 RNA를 추출하여, 역전사 반응으로 cDNA를 만들고, PCR을 통해 p16$^{INK4A}$ 유전자를 증폭하였다. pcDNA3.1/His is A vector에 p16$^{INK4A}$ 유전자를 끼워 넣고 competent cell (XL1-Blue)에 형질 전환하여 cloning한 후, p16$^{INK4A}$ clone을 다량으로 추출하였다. 위에 언급한 각각의 cell line에 p16$^{INK4A}$유전자를 농도(0, 1, 5, 10$\mu\textrm{g}$)별로 transfection 시킨 후, p16 단백질을 일정 시간 동안(12시간) 발현시킨 뒤, TUNEL등의 분석을 통해 세포사멸이 유도되는지를 확인하였으며, 또한 Western blot 분석을 통하여 p16단백질과 세포사멸 유도 인자인 caspase 3의 발+현 양상을 확인하였다. 연구 결과, Western blot을 통해 transfection시킨 p16/INK4A/유전자의 농도에 따라 각각의 cell line에서 Pro-caspase 3의 감소함을 관찰할 수 있었고, TUNEL분석을 통해 A549및 HeLa cell에서 세포사멸이 유도됨을 확인할 수 있었다 특히 A549(-p16/+p53)와 HeLa cell(+p16/+p53)에서는 TUNEL 분석 및 Western blot을 통한 pro-caspase 3의 caspase 3로의 전환 등을 통해 세포사멸이 발생하였음을 확연하게 확인할 수 있었으나, 반면 H1299(-pl6/-p53) cell에서는 단지 Western blot을 통한 pro-caspase 3의 활성화만을 통해 간접적으로 세포사멸을 확인 할 수 있었다. 또한 p53이 결핍된 H1299(-pl6/-p53)세포주에서의 $^{INK4A}$ 에 의한 세포사멸 유도는 p53 비의존적으로 작용한다는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 발암억제 유전자인 $^{INK4A}$ 는 CKI로서의 기능뿐 아니라, 세포사별 유도와도 밀접하게 관련되어 있으며, 이 기능은 발암 억제 유전자인 p53과는 독립적으로 작용한다는 사실을 확인하였다. 세포사멸 유도 기전연구에서 $p16^{INK4A}$ 가 세포사멸을 유도하는 기전에 대해서는 아직 명확하게 밝혀진 바는 없으며, 현재 본 연구실에서 다양한 실험을 통해 연구가 진행 중이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권5호
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• pp.648-657
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• 2015

H9, a novel herbal extract, demonstrated cytotoxicity in A549 non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines. In this study, we investigated whether H9, and/or co-treatment with an anticancer drug, pemetrexed (PEM), inhibited tumor growth in BALB/c nude mice models bearing A549 NSCLC cells. The mice were separated into groups and administered H9 and PEM for 2 weeks. Protein and mRNA levels were detected using western blotting and reverse transcription polymerase chain reaction, respectively; immunohistochemistry (IHC) was also performed on the tumor tissues. H9 and co-treatment with PEM induced the cleavage of proapoptotic factors, such as caspase-3, caspase-8, caspase-9, and poly(ADP)-ribose polymerase (PARP). Expression levels of cell-death receptors involving Fas/FasL, TNF-related apoptosisinducing ligands (TRAIL), and TRAIL receptors were increased by H9 and co-treatment with PEM. Furthermore, analysis of levels of cell-cycle modulating proteins indicated that tumor cells were arrested in the G1/S phase. In addition, the phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase (PI3K)/Akt survival signaling pathways were inhibited by H9 and co-treatment with PEM. In conclusion, H9 and co-treatment with PEM inhibited tumor growth in BALB/c nude mice models bearing A549 NSCLC cells. These results indicate that H9 and co-treatment with PEM can be used as an anticancer therapy in NSCLC.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제14권10호
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• pp.6159-6164
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• 2013

Background: Phytochemical compounds are emerging as a new generation of anticancer agents with limited toxicity in cancer patients. The purpose of this study was to investigate the potential effcts of thymoquinone, caffeic acid phenylester (CAPE) and resveratrol on inflammatory markers, oxidative stress parameters, mRNA expression levels of proteins and survival of lung cancer cells in Vitro. Materials and Methods: The A549 cell line was treated with benzo(a)pyrene, benzo(a)pyrene plus caffeic acid phenylester (CAPE), benzo(a)pyrene plus resveratrol (RES), and benzo(a)pyrene plus thymoquinone (TQ). Inflammatory markers, oxidative stress parameters, mRNA expression levels of apoptotic and anti-apoptotic proteins and cell viability were assessed and results were compared among study groups. Results: TQ treatment up-regulated Bax and down-regulated Bcl2 proteins and increased the Bax/Bcl2 ratio. CAPE and TQ also up-regulated Bax expression. RES and TQ down-regulated the expression of Bcl-2. All three agents decreased the expression of cyclin D and increased the expression of p21. However, the most significant up-regulation of p21 expression was observed in TQ treated cells. CAPE, RES and TQ up-regulated TRAIL receptor 1 and 2 expression. RES and TQ down-regulated the expression of NF-kappa B and IKK1. Viability of CAPE, RES and TQ treated cells was found to be significantly decreased when compared with the control group (p=0.004). Conclusions: Our results revealed up-regulation of the key upstream signaling factors, which ultimately cause increase in their regulatory p53 levels affecting the induction of G2/M cell cycle arrest and apoptosis. Overall these results provide mechanistic insights for understanding the molecular basis and utility of the anti-tumor activity of TQ, RES and CAPE.

• 생명과학회지
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• 제20권1호
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• pp.103-112
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• 2010

페메트렉시드(pemetrexed, $alimta^{(R)}$)는 중피종(mesothelioma)과 비소세포폐암 (non-small cell lung cancer)을 비롯한 다양한 암종에서 엽산(folate) 대사과정에 관여하는 대사물질의 활성을 억제하여 항암효능을 나타낸다. 다중표적 항암제 (multitargeted antifolate)인 pemetrexed는 엽산의 세포내 주요 이동통로인 reduced folate carrier(RFC)를 통해 세포 내로 유입된 후 folylpolyglutamate synthetase (FPGS)에 의해 폴리글루타민산염(polyglutamate) 유도체로 활성되고 thymidylate synthase (TS)와 dihydrofolate reductase (DHFR)를 표적하는 것으로 알려져 있다. 조직형이 서로 다른 비소세포폐암 세포주를 선정하여 pemetrexed의 대사과정에 관여하는 유전자들의 단일염기서열 다형성을 조사하고, mRNA와 단백질의 발현 정도를 비교하여 pemetrexed의 세포독성 효과와의 상관성을 분석하였다. 4개의 비소세포폐암 세포주인 A549, PC14, HCC-1588과 H226에서 RFC, FPGS, TS와 DHFR의 유전형을 조사하였다. Pemetrexed의 약물의 감수성을 알아보기 위해 real-time PCR과 Western blot 방법으로 mRNA 발현과 단백질 발현 정도를 비교하였고, SRB 법으로 약물에 대한 세포독성 효과를 측정했다. PC14 세포주와 H226 세포주에서는 약물처리 전 RFC와 FPGS의 mRNA 발현이 높은 것으로 나타났고, $IC_{50}$값이 각각 $0.08{\pm}0.01\;uM$과 $0.07{\pm}0.01\;uM$로 pemetrexed에 대한 감수성이 높은 것을 알 수 있었다. A549 세포주에서 TS의 유전형이 2R/2R일 때 mRNA발현이 증가하고 pemetrexed의 약물 저항성과 관련이 있었다. 반면, TS의 유전형이 3R/3R로 나타난 H226에서는 mRNA 발현이 낮은 것을 알 수 있었지만 pemetrexed의 높은 감수성과 관련이 있었다. 세포주 모두에서 pemetrexed 약물처리 후 DHFR의 mRNA 발현은 약물처리 전보다 낮아지는 경향을 보였지만 단백질 발현은 오히려 증가하는 상반된 결과를 보였다. 또한 DHFR 프로모터에 위치한 -1726C>T, -1188A>C SNP는 서로 연쇄 불평형 상태(linkage disequilibrium, LD)에 있었다. 연구결과에서 pemetrexed의 세포독성 효과는 약물 대사과정에 관여하는 여러 분자들의 유전형과 발현 정도에 의해 결정되는 것을 알 수 있었고, 다양한 분석결과를 토대로 항암효능을 평가하는 것이 필요하다고 생각된다.

• 대한수의학회지
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• 제45권4호
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• pp.495-500
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• 2005

The nucleoside analogue gemcitabine (2', 2-difluorideoxycytide) is potential against a wide variety of solid tumors and considered to be one of the most active drugs in the treatment of non-small cell lung cancer (NSCLC). In this study, we investigated the signals of gemcitabine-induced apoptosis, especially in point of caspase pathway in A549. We exposed A549 cells to gemcitabine for dose/time dependent manner and the results showed that gemcitabine induced apoptotic cell death in a time/dose-dependent manner. We also treated to gemcitabine and Z-VAD-fmk as a pan-caspase inhibitor for 24 hours. Gemcitabine alone induced 35.3% cell death, and co-treatment with gemcitabine and Z-VAD-fmk induced 15.1% apoptotic cell death. Our results demonstrated that Z-VAD-fmk as a pan-caspase did not completely block the gemcitabine-induced apoptosis. Western blotting analysis showed that gemcitabine increased caspase-3, active caspase-8, p21 and p53 protein expressions in A549. Co-treatment with Z-VAD-fmk completely blocked caspase-3 and active caspase-8 protein expressions, but did not change the level of p21 and p53 protein expressions. Our data indicate that gemcitabine induced apoptosis through caspase-dependent and -independent pathways in A549.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제52권5호
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• pp.485-496
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• 2002

연구배경 : Nuclear factor ${\kappa}B$ (NF-${\kappa}B$)는 면역기능, 급성기 반응, 세포주기 조절 등 다양한 세포활동을 조절하는 전사인자로서 외부 자극에 의해 세포질에 존재하던 NF-${\kappa}B$가 핵 속으로 이동되어 여러 유전자의 ${\kappa}B$ element에 결합하여 그 유전자의 전사를 가져온다. 최근 들어 암의 발생과 증식 및 전이에 있어 NF-${\kappa}B$의 역할이 주목받고 있다. 즉, 여러 종류의 암세포에서 NF-${\kappa}B$의 과발현 및 지속적인 활성화가 알려져 NF-${\kappa}B$와 암의 발생 및 증식과의 관련성이 제시되고 있고, NF-${\kappa}B$의 항 아포프토시스 기능은 암세포의 생존에서 중요한 역할을 하는 것으로 이해되고 있다. 또한 ICAM-l, VCAM-l 등 세포 부착물질의 발현에 영향을 끼쳐 암 전이와의 관련성도 제시되고 있다. 폐암에서 NF-${\kappa}B$의 역할에 관한 연구는 많지 않은 상태로 폐암 조직 및 폐암 세포주에서 p50과 c-Rel의 과발현이 보고된 바 있다. 그러나 NF-${\kappa}B$의 과발현이 NF-${\kappa}B$의 활성화를 의미하는 것은 아니며 현재까지 폐암 세포에서 NF-${\kappa}B$의 활성화 유무에 관한 연구는 없는 실정이다. 방 법 : 본 연구에서는 정상 기관지 세포주와 폐암 세포주에서 기저 상태와 외부 자극에 의한 NF-${\kappa}B$의 활성화를 비교하여 폐암 세포에서 NF-${\kappa}B$의 활성도를 평가하였다. 정상 기관지 상피세포로는 BEAS-2B 세포주를 사용하였고 폐암 세포주로는 A549, NCI-H358, NCI-H441, NCI-H522, NCI-H2009, NCI-H460, NCI-H1229, NCI-H1703, NCI-H157, NCI-H187, NCI-H417, NCI-H526 등 12종을 실험에 사용하였다. NF-${\kappa}B$의 활성화는 p65와 p50의 핵내 발현과 electrophoretic mobility shift assay (EMSA)를 이용한 NF-${\kappa}B$ DNA binding activity로 평가하였다. 결 과 : NCI-H358과 NCI-H460 세포를 제외한 모든 폐암 세포주와 BEAS-2B 세포의 기저상태에서 핵 단백질내에 p65와 p50의 발현이 관찰되었다. TNF-$\alpha$로 자극하고 30분이 경과한 후에는 핵 내 p65와 p50의 발현이 증가하였다. NCI-H358과 NCI-H460 세포에서는 기저 상태와 TNF-${\alpha}$ 자극 시 핵 단백질 내의 p65의 발현이 관찰되지 않았고 TNF-${\alpha}$ 자극했을 때에도 p65의 발현은 증가하지 않았다. 그러나 이 두 세포주에서는 TNF-${\alpha}$로 자극 시 p50보다 분자량이 작은 두 종의 단백질의 발현이 증가되어 p50의 변형된 형태로 생각되었다. 기저 상태에서의 NF-${\kappa}B$의 DNA 결합능은 실험에 사용한 모든 세포주에서 거의 관찰되지 않았고 TNF-${\alpha}$ 자극 시 유의하게 증가하였다. TNF-${\alpha}$ 자극으로 활성화된 NF-${\kappa}B$ complex는 NCI-H358 과 NCI-H460을 제외한 모든 세포주에서는 p50/p65 heterodimer로 확인되었고 NCI-H358과 NCI-H460에서는 변형된 p50/p50 homodimer가 활성화되었다. 결 론 : 이상의 결과로 일부 폐암 세포주에서 외부 자극으로 활성화된 NF-${\kappa}B$ complex의 구성에 차이를 보였지만 전체적으로는 정상 기관지 세포주와 비교해 폐암 세포해서 NF-${\kappa}B$ 활성화에 있어 큰 차이가 없었다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제16권1호
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• pp.11-16
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• 2012

Cancer stem cells (CSCs) are often characterized by the elevated expression of drug-resistance related stem-cell surface markers, such as CD133 and ABCG2. Recently, we reported that CSCs have a high level of expression of the IL-6 receptor (IL-6R). The purpose of this study was to investigate the effect of anticancer drugs on the expression of the drug resistance-related cancer stem cell markers, ABCG2, IL-6R, and CD133 in non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines. A549, H460, and H23 NSCLC cell lines were treated with the anticancer drugs 5-fluorouracil (5-FU; $25{\mu}g/ml$) and methotrexate (MTX; $50{\mu}g/ml$), and the expression of putative CSC markers was analyzed by fluorescent activated cell sorter (FACS) and the gene expression level of abcg2, il-6r and cd133 by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). We found that the fraction of ABCG2-positive(+) cells was significantly increased by treatment with both 5-FU and MTX in NSCLC cells, and the elevation of abcg2, il-6r and cd133 expressions in response to these drugs was also confirmed using RT-PCR. Also, the number of IL-6R(+) cells was increased by MTX in the 3 cell lines mentioned and increased by 5-FU in the H460 cell line. The number of CD133(+) cells was also significantly increased by both 5-FU and MTX treatment in all of the cell lines tested. These results indicate that 5-FU and MTX considerably enhance the expression of drug-resistance related CSC markers in NSCLC cell lines. Thus, we suggest that antimetabolite cancer drugs, such as 5-FU and MTX, can lead to the propagation of CSCs through altering the expression of CSC markers.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제59권2호
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• pp.133-136
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• 2016

유근피 아세톤 추출물의 항산화 및 암세포 증식억제 활성을 확인하였다. 유근피 아세톤 추출물의 농도에 비례하여 유리라디칼 소거활성($EC_{50}=36.7{\mu}g/mL$)과 환원력($EC_{50}=53.2{\mu}g/mL$)이 증가하였다. 유근피 아세톤 추출물은 정상 세포인 인체 배아 폐상피세포(L132)에는 독성이 낮으면서 농도에 비례하여 인체 폐암세포(A549, $GI_{50}=74.3{\mu}g/mL$)와 대장암세포(SNU-C4, $GI_{50}=92.8{\mu}g/mL$)의 증식을 효과적으로 억제하였다.