Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2019.04a
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pp.33-33
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2019
The AKT signaling pathway is a highly regulated cell signaling system that forms a network with other cell signaling pathways. Hence, the AKT signaling pathway mediates several important cellular functions that include cell survival, proliferation, cell migration, and et cetera. Irregularities that led overactive AKT signaling have been linked to many diseases such as cancer and metabolic-associated diseases. Hence, modulating the overactive AKT signaling pathway via inhibitor is a tantalizing prospect for treatment of cancer and metabolic-associated diseases. Two inhibitors of the AKT signaling pathway will be presented in this symposium: 1) Bisleuconothine A (BisA), a bisindole alkaloid that inhibit autophagy and 2) Ceramicine B (CerB), a limonoid that inhibit adipogenesis. The first topic is on a bisindole alkaloid, BisA and its mechanism in inducing autophagosome formation in lung cancer cell line, A549.(1) Since most autophagy inducing agents generally induce apoptosis, we found that BisA does not induce apoptosis even in high dose. BisA up-regulation of LC3 lipidation is achieved through mTOR inactivation. The phosphorylation of PRAS40, a mTOR repressor was suppressed by BisA. This observation suggested that BisA inactivates mTOR via suppression of PRAS40 phosphorylation. Interestingly, the phosphorylation of AKT, an upstream regulator of PRAS40 phosphorylation was also down-regulated by BisA. These findings suggested that Bis-A induces autophagosomes formation by interfering with the AKT-mTOR signaling pathway. The second topic is on CerB and its mechanism in inhibiting adipogenesis in preadipocytes cell line, MC3T3-G2/PA6.(2,3) CerB inhibits the phosphorylation of protein kinase B (AKT) at the Thr308 position but not the Ser473. Consequently, the phosphorylation of FOXO3 which is located downstream of AKT is also inhibited. Considering that FOXO3 is an important regulator of PPARγ which is a key factor in adipogenesis, CerB may inhibit adipogenesis via the AKT-FOXO3 signaling pathway. Taken together, both BisA and CerB highlighted the potential of AKT signaling pathway modulation as an approach to induce autophagy and inhibit the formation of fat cells, respectively.
Ruo Yu Meng;Cong Shan Li;Dan Hu;Soon-Gu Kwon;Hua Jin;Ok Hee Chai;Ju-Seog Lee;Soo Mi Kim
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.27
no.5
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pp.493-511
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2023
Hippo/YAP signaling hinders cancer progression. Inactivation of this pathway contributes to the development of esophageal cancer by activation of Akt. However, the possible interaction between Akt and Hippo/YAP pathways in esophageal cancer progression is unclear. In this study, we found that ursolic acid (UA) plus 3'3-diindolylmethane (DIM) efficiently suppressed the oncogenic Akt/Gsk-3β signaling pathway while activating the Hippo tumor suppressor pathway in esophageal cancer cells. Moreover, the addition of the Akt inhibitor LY294002 and the PI3K inhibitor 3-methyladenine enhanced the inhibitory effects of UA plus DIM on Akt pathway activation and further stimulated the Hippo pathway, including the suppression of YAP nuclear translocation in esophageal cancer cells. Silencing YAP under UA plus DIM conditions significantly increased the activation of the tumor suppressor PTEN in esophageal cancer cells, while decreasing p-Akt activation, indicating that the Akt signaling pathway could be down-regulated in esophageal cancer cells by targeting PTEN. Furthermore, in a xenograft nude mice model, UA plus DIM treatment effectively diminished esophageal tumors by inactivating the Akt pathway and stimulating the Hippo signaling pathway. Thus, our study highlights a feedback loop between the PI3K/Akt and Hippo signaling pathways in esophageal cancer cells, implying that a low dose of UA plus DIM could serve as a promising chemotherapeutic combination strategy in the treatment of esophageal cancer.
Colorectal cancer (CRC) is one of the most common cancers in many parts of the world. Its development is a multi-step process involving three distinct stages, initiation that alters the molecular message of a normal cell, followed by promotion and progression that ultimately generates a phenotypically altered transformed malignant cell. Reports have suggested an association of the phosphoinositide-3-kinase (PI3K)/Akt pathway with colon tumorigenesis. Activation of Akt signaling and impaired expression of phosphatase and tensin homolog (PTEN) (a negative regulator of Akt) has been reported in 60-70% of human colon cancers and inhibitors of PI3K/Akt signaling have been suggested as potential therapeutic agents. Around 80% of human colon tumors possess mutations in the APC gene and half of the remainder feature ${\beta}$-catenin gene mutations which affect downstream signaling of the PI3K/Akt pathway. In recent years, there has been a great focus in targeting these signaling pathways, with natural and synthetic drugs reducing the tumor burden in different experiment models. In this review we survey the role of PI3K/Akt/mTOR and Wnt signaling in CRC.
Opisthorchis viverrini (Ov) infection is the major etiological factor for cholangiocarcinoma (CCA), especially in northeast Thailand. We have previously reported significant involvement of PI3K/AKT/PTEN and $Wnt/{\beta}$-catenin in human CCA tissues. The present study, therefore, examined the expression and activation of PI3K/AKT/PTEN and $Wnt/{\beta}$-catenin signaling components during Ov-induced cholangiocarcinogenesis in a hamster animal model. Hamsters were divided into two groups; non-treated and Ov plus NDMA treated. The results of immunohistochemical staining showed an upregulation of PI3K/AKT signaling as determined by elevated expression of the $p85{\alpha}$-regulatory and $p110{\alpha}$-catalytic subunits of PI3K as well as increased expression and activation of AKT during cholangiocarcinogenesis. Interestingly, the staining intensity of activated AKT (p-AKT) increased in the apical regions of the bile ducts and strong staining was detected where the liver fluke resides. Moreover, PTEN, a negative regulator of PI3K/AKT, was suppressed by decreased expression and increased phosphorylation during cholangiocarcinogenesis. We also detected upregulation of $Wnt/{\beta}$-catenin signaling as determined by increased positive staining of Wnt3, Wnt3a, Wnt5a, Wnt7b and ${\beta}$-catenin, corresponded with the period of cholangiocarcinogenesis. Furthermore, nuclear staining of ${\beta}$-catenin was observed in CCA tissues. Our results suggest the liver fluke infection causes chronic inflammatory conditions which lead to upregulation of the PI3K/AKT and $Wnt/{\beta}$-catenin signaling pathways which may drive CCA carcinogenesis. These results provide useful information for drug development, prevention and treatment of CCA.
Background: Ginseng has been shown to exert antistress effects both in vitro and in vivo. However, the effects of ginseng on stress in brain cells are not well understood. This study investigated how Korean Red Ginseng (KRG) controls hydrogen peroxide-induced apoptosis via regulation of phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/Akt and estrogen receptor (ER)-${\beta}$ signaling. Methods: Human neuroblastoma SK-N-SH cells were pretreated with KRG and subsequently exposed to $H_2O_2$. The ability of KRG to inhibit oxidative stress-induced apoptosis was assessed in MTT cytotoxicity assays. Apoptotic protein expression was examined byWestern blot analysis. The roles of ER-${\beta}$, PI3K, and p-Akt signaling in KRG regulation of apoptosis were studied using small interfering RNAs and/or target antagonists. Results: Pretreating SK-N-SH cells with KRG decreased expression of the proapoptotic proteins p-p53 and caspase-3, but increased expression of the antiapoptotic protein BCL2. KRG pretreatment was also associated with increased ER-${\beta}$, PI3K, and p-Akt expression. Conversely, ER-${\beta}$ inhibition with small interfering RNA or inhibitor treatment increased p-p53 and caspase-3 levels, but decreased BCL2, PI3K, and p-Akt expression. Moreover, inhibition of PI3K/Akt signaling diminished p-p53 and caspase-3 levels, but increased BCL2 expression. Conclusion: Collectively, the data indicate that KRG represses oxidative stress-induced apoptosis by enhancing PI3K/Akt signaling via upregulation of ER-${\beta}$ expression.
We identified a novel Akt signaling mechanism that mediates fucoidan-induced suppression of human colon cancer cell (HT29) proliferation and anticancer effects. Fucoidan treatment significantly inhibited growth, induced G1-phase-associated upregulation of p21WAF1 expression, and suppressed cyclin and cyclin-dependent kinase expression in HT29 colon cancer cells. Additionally, fucoidan treatment activated the Akt signaling pathway, which was inhibited by treatment with an Akt inhibitor. The inhibition of Akt activation reversed the fucoidan-induced decrease in cell proliferation, the induction of G1-phase-associated p21WAF1 expression, and the reduction in cell cycle regulatory protein expression. Intraperitoneal injection of fucoidan reduced tumor volume; this enhanced antitumor efficacy was associated with induction of apoptosis and decreased angiogenesis. These data suggest that the activation of Akt signaling is involved in the growth inhibition of colon cancer cells treated with fucoidan. Thus, fucoidan may serve as a potential therapeutic agent for colon cancer.
Hesperidin has been shown to possess a potential inhibitory effect on vascular formation in endothelial cells. However, the fundamental mechanism for the anti-angiogenic activity of hesperidin is not fully understood. In the present study, we evaluated whether hesperidin has anti-angiogenic effects in mouse embryonic stem cell (mES)-derived endothelial-like cells, and human umbilical vascular endothelial cells (HUVECs), and evaluated their mechanism via the AKT/mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway. The endothelial cells were treated with several doses of hesperidin (12.5, 25, 50, and $100{\mu}M$) for 24 h. Cell viability and vascular formation were analyzed using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide and tube formation assay, respectively. Alteration of the AKT/mTOR signaling in vascular formation was analyzed by western blot. In addition, a mouse aortic ring assay was used to determine the effect of hesperidin on vascular formation. There were no differences between the viability of mES-derived endothelial-like cells and HUVECs after hesperidin treatment. However, hesperidin significantly inhibited cell migration and tube formation of HUVECs (P<0.05) and suppressed sprouting of microvessels in the mouse aortic ring assay. Moreover, hesperidin suppressed the expression of AKT and mTOR in HUVECs. Taken together, these findings suggest that hesperidin inhibits vascular formation by blocking the AKT/mTOR signaling pathways.
Ceramide is an important lipid mediator of extracellular signals that control various cellular functions, including apoptosis. In this study, we showed that ceramide induced apoptosis in U373MG human glioblastoma cells associated with G1 cell cycle arrest. Treatment of cells with ceramide increased proapoptotic Bax expression and inhibited the expression of antiapoptotic Bcl-2 and Bcl-xL Ceramide also downregulated cyclin E, cyclin D1, cdk 2, and cdk4 which are involved in regulating cell cycle. In addition, ceramide suppressed phosphorylation of Akt, Bad, p70 S6 kinase, and 4E-BP1, suggesting the involvement of Akt/mTOR signaling pathway. Additionally, okadaic acid, an inhibitor of protein phosphatase 2A, partially blocked the ceramide mediated inhibition of phosphorylation of Akt and 4E-BP1. These results suggest that ceramide induces apoptosis in U373MG glioblastoma cells by regulating multiple signaling pathways that involve cell cycle arrest associated with Akt signaling pathway.
Melatonin has been reported to protect neurons from a variety of neurotoxicity. However, the underlying mechanism by which melatonin exerts its neuroprotective property has not yet been clearly understood. We previously demonstrated that melatonin protected kainic acid-induced neuronal cell death in mouse hippocampus, accompanied by sustained activation of Akt, a critical mediator of neuronal survival. To further elucidate the neuroprotective action of melatonin, we examined in the present study the causal mechanism how Akt signaling pathway is regulated by melatonin in a rat primary astrocyte culture model. Melatonin resulted in increased astrocytic Akt phosphorylation, which was significantly decreased with wortmannin, a specific inhibitor of PI3K, suggesting that activation of Akt by melatonin is mediated through the PI3K-Akt signaling pathway. Furthermore, increased Akt activation was also significantly decreased with luzindole, a non-selective melatonin receptor antagonist. As downstream signaling pathway of Akt activation, increased levels of CREB phoshorylation and GDNF expression were observed, which were also attenuated with wortmannin and luzindole. These results strongly suggest that melatonin exerts its neuroprotective property in astrocytes through the activation of plasma membrane receptors and then PI3K-Akt signaling pathway.
Seokmuk Park;Ye Jin Lim;Hee Su Kim;Hee-Jae Shin;Ji-Seon Kim;Jae Nam Lee;Jae Ho Lee;Seunghee Bae
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.34
no.4
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pp.812-827
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2024
Phloroglucinol (PG) is one of the abundant isomeric benzenetriols in brown algae. Due to its polyphenolic structure, PG exhibits various biological activities. However, the impact of PG on anagen signaling and oxidative stress in human dermal papilla cells (HDPCs) is unknown. In this study, we investigated the therapeutic potential of PG for improving hair loss. A non-cytotoxic concentration of PG increased anagen-inductive genes and transcriptional activities of β-Catenin. Since several anagen-inductive genes are regulated by β-Catenin, further experiments were performed to elucidate the molecular mechanism by which PG upregulates anagen signaling. Various biochemical analyses revealed that PG upregulated β-Catenin signaling without affecting the expression of Wnt. In particular, PG elevated the phosphorylation of protein kinase B (AKT), leading to an increase in the inhibitory phosphorylation of glycogen synthase kinase 3 beta (GSK3β) at serine 9. Treatment with the selective phosphoinositide 3-kinase/AKT inhibitor, LY294002, restored the increased AKT/GSK3β/β-Catenin signaling and anagen-inductive proteins induced by PG. Moreover, conditioned medium from PG-treated HDPCs promoted the proliferation and migration of human epidermal keratinocytes via the AKT signaling pathway. Subsequently, we assessed the antioxidant activities of PG. PG ameliorated the elevated oxidative stress markers and improved the decreased anagen signaling in hydrogen peroxide (H2O2)-induced HDPCs. The senescence-associated β-galactosidase staining assay also demonstrated that the antioxidant abilities of PG effectively mitigated H2O2-induced senescence. Overall, these results indicate that PG potentially enhances anagen signaling and improves oxidative stress-induced cellular damage in HDPCs. Therefore, PG can be employed as a novel therapeutic component to ameliorate hair loss symptoms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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