• 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.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권2호
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• pp.419-424
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• 2014

The pro-apoptotic BCL-2 family protein BID activates BAK and/or BAX, which form oligomeric pores in the mitochondrial outer membrane. This results in the release of cytochrome c into the cytoplasm, initiating the apoptotic cascade. Here, we utilized liposomes encapsulating sulfo-rhodamine at a controlled temperature to improve upon a previously reported assay system with enhanced sensitivity and specificity for measuring membrane permeabilization by BID-dependent BAK activation. BAK activation was inhibited by BCL-$X_L$ protein but not by a mutant protein with impaired anti-apoptotic activity. With the assay system, we screened a chemical library and identified several compounds including trifluoperazine, a mitochondrial apoptosis-induced channel blocker. It inhibited BAK activation by direct binding to BAK and blocking the oligomerization of BAK.

• 생명과학회지
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• 제23권10호
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• pp.1230-1238
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• 2013

$17{\alpha}$-estradiol ($17{\alpha}-E_2$)의 에폽토시스 유도활성에 미치는 종양억제단백질 p53의 조절효과를 조사하고자, $17{\alpha}-E_2$에 의해 유도되는 에폽토시스 현상들을 인체 대장암 세포주 유래 클론인 HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에서 비교하였다. HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포를 $17{\alpha}-E_2$ ($2.5{\sim}10{\mu}M$)로 처리하거나 혹은 HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포를 $10{\mu}M$ $17{\alpha}-E_2$로 시간 별로 처리한 결과, HCT116 ($p53^{+/+}$)에 있어서는 세포독성과 에폽토시스-관련 sub-G1 peak의 비율은 처리농도와 시간에 의존적으로 나타났다. 그러나 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포의 경우는 이러한 현상이 미약하게 나타났다. $17{\alpha}-E_2$에 의해 유도되는 비정상적 유사분열방추사 형성, 중기판 염색체 배열의 미완성, 이에 따른 유사분열정지($G_2/M$ arrest) 등의 현상은 HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에서 유사한 수준으로 나타났다. 이에 반해, $17{\alpha}-E_2$에 의해 유도되는 Bak과 Bax의 활성화, 미토콘드리아의 막전위 상실(${\Delta}{\Psi}m$ loss), 그리고 PARP 분해 등의 현상은 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에 비해 HCT116 ($p53^{+/+}$) 세포에서 훨씬 높은 수준으로 확인되었다. 아울러 $17{\alpha}-E_2$로 처리된 HCT116 ($p53^{+/+}$) 세포에서 확인되는 p53 (Ser-15)의 인산화 및 p53 수준의 증가와 일치하여, 세포 내의 p21및 Bax 수준도 현저히 증가하였다. 이때 $17{\alpha}-E_2$로 처리된 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에서는 p21 및 Bax의 발현수준이 매우 낮았다. 한편, 에폽토시스 억제단백질인 Bcl-2 단백질 수준은 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에 비해 HCT116 ($p53^{+/+}$) 세포에서 다소 낮았으나, 이러한 Bcl-2 단백질 수준은 $17{\alpha}-E_2$ 처리 후에도 크게 변화하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 $17{\alpha}-E_2$ 처리에 의해 유도되는 에폽토시스 유도 경로의 구성원들의 변화, 즉 비정상적 유사분열방추사 형성 및 이에 따른 유사분열정지($G_2/M$ arrest), 뒤이은 Bak 및 Bax의 활성화, 미토콘드리아의 막전위 상실, 그리고 이에 수반되는 caspase cascade 활성화 및 PARP 분해로 진행되는 에폽토시스 현상들 중에서, Bak 및 Bax의 활성화 단계가 종양억제단백질 p53의 에폽토시스 증진 활성에 의해 양성적으로 조절되는 작용 타켓임을 보여준다.

• 생명과학회지
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• 제33권1호
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• pp.15-24
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• 2023

잡곡 류에 속하는 기장(Panicum miliaceum L.)의 항암 효과를 알아보기 위해, 기장의 종자를 80% 에탄올(EtOH)로 추출하였으며, 이를 감압 농축하여 건조시키고 재차 물에 녹인 후 4가지 유기용매(헥산, 메틸렌크로라이드, 에틸아세테이트 및 부탄올)로 순차적으로 추출 분획하였다. 다양한 인간 암세포에 대하여 80% 에탄올 추출물의 세포독성을 조사한 결과, 인간 유방암 세포주 MDA-MB-231에 대한 세포독성 효과가 가장 강하게 나타났다. 또한 에탄올 추출물 유래 각 유기용매 분획들 중에서 세포독성이 가장 높게 나타난 부탄올 분획을 사용하여, 유방암 세포주 MDA-MB-231에 대한 아폽토시스성 세포사멸 유도 효과를 조사하였다. 그 결과로서, BAK/BAX 활성화, 미토콘드리아 막 전위(Δψm) 손실, 미토콘드리아 시토크롬 c 방출, 카스파아제-8/-9/-3의 활성화, PARP의 분해, 그리고 TUNEL-양성 아폽토시스성 DNA 단편화와 같은 아폽토시스 반응들이 검출되었다. 한편, 인간 급성백혈병 Jurkat T 세포의 A3 클론(야생형), I2.1 클론(FADD-결손형) 및 I9.2 클론(카스파아제-8 결손형)은 부탄올 분획의 세포독성에 대해 유사한 감수성을 나타내었는데, 이는 부탄올 분획의 아폽토시스 유도 활성에는 외인성 아폽토시스 기전이 관련되지 않음을 시사한다. 흥미롭게도, 인간 정상 유방 상피세포 MCF-10A는 유방암 MDA-MB-231세포에 비해 부탄올 분획의 세포독성에 대하여 훨씬 낮은 감수성를 보였다. 이러한 연구결과는 기장 종자 유래 부탄올 분획의 인간 유방암 세포주 MDA-MB-231에 미치는 세포독성효과는 BAK/BAX 활성화에 따른 미토콘드리아 외막 손상 및 시토크롬 c 방출, 이에 수반되는 카스파아제 활성화에 의해 매개됨을 보여준다.

• 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.

• Journal of Ginseng Research
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• 제39권1호
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• pp.22-28
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• 2015

Background: Sun ginseng (SG), a specific formulation of quality-controlled red ginseng, contains approximately equal amounts of three major ginsenosides (RK1, Rg3, and Rg5), which reportedly has antitumor-promoting activities in animal models. Methods: MTT assay was used to assess whether SG can potentiate the anticancer activity of epirubicin or paclitaxel in human cervical adenocarcinoma HeLa cells, human colon cancer SW111C cells, and SW480 cells; apoptosis status was analyzed by annexin V-FITC and PI and analyzed by flow cytometry; and apoptosis pathway was studied by analysis of caspase-3, -8, and -9 activation, mitochondrial accumulation of Bax and Bak, and cytochrome c release. Results: SG remarkably enhances cancer cell death induced by epirubicin or paclitaxel in human cervical adenocarcinoma HeLa cells, human colon cancer SW111C cells, and SW480 cells. Results of the mechanism study highlighted the cooperation between SG and epirubicin or paclitaxel in activating caspase-3 and -9 but not caspase-8. Moreover, SG significantly increased the mitochondrial accumulation of both Bax and Bak triggered by epirubicin or paclitaxel as well as the subsequent release of cytochrome c in the targeted cells. Conclusion: SG significantly potentiated the anticancer activities of epirubicin and paclitaxel in a synergistic manner. These effects were associated with the increased mitochondrial accumulation of both Bax and Bak that led to an enhanced cytochrome c release, caspase-9/-3 activation, and apoptosis. Treating cancer cells by combining epirubicin and paclitaxel with SG may prove to be a novel strategy for enhancing the efficacy of the two drug types.

• 동의생리병리학회지
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• 제30권3호
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• pp.150-156
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• 2016

Extract of Broussometia kazinoki Rhizodermatis has been traditionally used for geopoong, diuresis, hwalhyeol. In the present study, the apoptotic effect of methanol extract of Broussometia kazinoki (MBK) were investigated. Cell viability of A549 cells was measured by MTT assay. Apoptosis-related protein and MAPK protein levels were measured by Western blot. Chromatin condensation of A549 cells was stained with DAPI. MBK inhibited cell proliferation of A549 cell. Based on DAPI staining, MBK-treated cells manifested nuclear shrinkage, condensation and fragmentation. Treatment of A549 cells with MBK resulted in activation of the caspase-3, -8, -9 and cleavage of poly ADP-ribose polymerase (PARP). In the upstream, MBK increased the expressions Bax and Bak, decreased the expression of Bcl-2, and augmented the Bax/Bcl-2 ratio. MBK-induced apoptosis was accompanied by sustained phosphorylation of JNK, p38 MAPK and apoptosis signal-regulating kinase (ASK)-1. These results suggest that MBK induced apoptosis in A549 cells through Bcl-2 family protein-mediated mitochondria/caspase-3 dependent pathway. In addition, MBK increased the activation of ASK-1, which are critical upsteam signals for JNK/p38 MAPK activation in A549 cancer cells.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제3권1호
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• pp.75-82
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• 1999

It has been reported that activation of sphingomyelin pathway and nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDS) inhibit the promotion of colon carcinoma. Ceramide, a metabolite of sphingomyelin, and indomethacin were shown to induce apoptosis in colon carcinoma cells. However, the mechanisms of ceramide- and indomethacin-induced apoptosis in the colon carcinoma cells are not clearly elucidated. Recent studys showed that indomethacin-induced apoptosis in colon cancer cells through the cyclooxygenase-independent pathways, and that may be mediated by generation of ceramide. In this study, we compared effects of ceramide and indomethacin on important modulators of apoptotic processes in HT29 cells, a human colon cancer cell line. Ceramide and indomethacin induced apoptosis dose- and time- dependently. Ceramide and indomethacin increased stress-activated protein kinase (SAPK) activity, and decreased mitogen-activated protein kinase (MAPK) activity. The expression of Bak was increased by the treatment of ceramide and indomethacin. The expression of other Bcl-2 related proteins (Mcl-1, $Bcl-X_L,$ Bax) which were known to be expressed in colon epithelial cells was not changed during the ceramide- and indomethacin-induced apoptosis. Our results suggest that ceramide and indomethacin share common mechanisms for induction of apoptosis in HT29 cells.

• 생명과학회지
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• 제26권8호
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• pp.887-894
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• 2016

개똥쑥 추출물(AAE)은 암에 효과적인 약초로 알려져 있다. Apoptosis는 프로그램화된 세포사멸로 미토콘드리아는 세포사멸 조절에 중요한 역할을 한다. 이 연구는 A549 폐암세포에서 Bcl-2 하위조절과 미토콘드리아 경로를 통한 AAE의 p53 비의존적인 세포사멸을 보여주고 있다. AAE는 p-Akt, cox-2, p53 그리고 미토콘드리아 조절 단백질을 통해 암세포의 사멸을 촉진한다. p-Akt/cox-2 단백질은 세포 증식과 생존에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. Bax, Bak, Bim과 같이 세포사멸을 촉진하는 Bcl-2 단백질은 미토콘드리아 외막의 투과성을 조절한다. AAE의 처리는 p-Akt, p-Mdm2, cox-2 그리고 anti-apoptotic 단백질과 같이 세포사멸을 억제하는 단백질들의 발현을 감소시키는 반면에 암 억제자인 p53과 pro-apoptotic 단백질들을 증가시킨다. Bax/Bak의 활성화는 caspase를 활성화시키기 위해 cytochrome c를 미토콘드리아에서 세포질로 방출하도록 한다. Caspase-3는 apoptosis 과정과 관련된 주요 effector caspase이다. Caspase-3는 일반적으로 pro-enzyme형태로 세포질에 존재한다. Apoptosis의 개시단계에서 caspase-3는 proteolytic cleavage에 의해 활성화되고 활성화된 caspase-3는 PARP를 분해한다. Apoptosis와 관련된 단백질들의 신호전달 사이의 상관관계를 알기 위해 Pifithrin-α (p53 inhibitor)와 Celecoxib (cox-2 inhibitor)을 처리했다. 이러한 결과를 통해 A549 폐암 세포에 AAE를 처리하였을 때 p53-independent 경로를 통해 apoptosis가 유도된다는 것을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제26권7호
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• pp.764-771
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• 2016

개똥쑥 추출물은 항박테리아, 항바이러스 그리고 항산화효과를 포함한 다양한 기능을 가지고 있는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, 개똥쑥 항증식 작용기전은 알려지지 않았다. 따라서, 우리는 Hep3B 간암 세포에서 AAE추출물의 apoptotic 효과를 알아보고자 한다. 본 연구의 목적은 AAE가 인체 간암 세포주(Hep3B)의 증식에 미치는 효과를 분석하고 이에 대한 apoptosis의 효과를 조사하는데 있다. 인산화에 의해 활성화된 Akt는 TSC2, mTOR 그리고 GSK-3β의 인산화를 유도하여 세포증식을 유도한다. 본 연구에서, 우리는 AAE가Akt-mTOR-GSK3β 신호 경로와 mitochondria를 매개하는 apoptotic 단백질을 통한 암세포의 apoptosis 유도할 것이라고 추측하였다. 이를 위해, 먼저 AAE가 처리농도에 따라 세포증식에 미치는 효과를 분석하였다. AAE처리는 세포증식을 억제시켰을 뿐만 아니라 젖산 탈수소 효소의 방출을 유도하였다. 이러한 결과는 MTT assay, LDH assay로 확인하였다. 또한 Hoechst 33342 staining, Annexin Ⅴ- PI staining, JC-1 staining 그리고 Western blotting을 통해 apoptosis 효과를 확인하였다. 본 연구에서는 간암세포에 AAE의 처리가 Akt, TSC2, GSK-3β-phosphorylated, Bim, Bcl-2, pro-caspase 3의 억제와 Bak, Bax 활성을 유도한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 AAE가 Akt-mTOR-GSK-3β 신호 경로를 통해 intrinsic apoptosis를 유도한다는 것을 나타낸다.