Raloxifene is a selective estrogen receptor modulator (SERM) that binds to the estrogen receptor (ER), and exhibits potent anti-tumor and autophagy-inducing effects in breast cancer cells. However, the mechanism of raloxifene-induced cell death and autophagy is not well-established. So, we analyzed mechanism underlying death and autophagy induced by raloxifene in MCF-7 breast cancer cells. Treatment with raloxifene significantly induced death in MCF-7 cells. Raloxifene accumulated GFP-LC3 puncta and increased the level of autophagic marker proteins, such as LC3-II, BECN1, and ATG12-ATG5 conjugates, indicating activated autophagy. Raloxifene also increased autophagic flux indicators, the cleavage of GFP from GFP-LC3 and only red fluorescence-positive puncta in mRFP-GFP-LC3-expressing cells. An autophagy inhibitor, 3-methyladenine (3-MA), suppressed the level of LC3-II and blocked the formation of GFP-LC3 puncta. Moreover, siRNA targeting BECN1 markedly reversed cell death and the level of LC3-II increased by raloxifene. Besides, raloxifene-induced cell death was not related to cleavage of caspases-7, -9, and PARP. These results indicate that raloxifene activates autophagy-dependent cell death but not apoptosis. Interestingly, raloxifene decreased the level of intracellular adenosine triphosphate (ATP) and activated the AMPK/ULK1 pathway. However it was not suppressed the AKT/mTOR pathway. Addition of ATP decreased the phosphorylation of AMPK as well as the accumulation of LC3-II, finally attenuating raloxifene-induced cell death. Our current study demonstrates that raloxifene induces autophagy via the activation of AMPK by sensing decreases in ATP, and that the overactivation of autophagy promotes cell death and thereby mediates the anti-cancer effects of raloxifene in breast cancer cells.
Kim, Taehyeong;Wahyudi, Lilik Duwi;Gonzalez, Frank J.;Kim, Jung-Hwan
Biomolecules & Therapeutics
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v.25
no.5
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pp.504-510
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2017
Inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase beta ($IKK{\beta}$) plays a critical role in cell proliferation and inflammation in various cells by activating $NF-{\kappa}B$ signaling. However, the interrelationship between peroxisome proliferator-activated receptor ${\alpha}$ ($PPAR{\alpha}$) and $IKK{\beta}$ in cell proliferation is not clear. In this study, we investigated the possible role of $PPAR{\alpha}$ in the hepatic cell death in the absence of $IKK{\beta}$ gene using liver-specific Ikkb-null ($Ikkb^{F/F-AlbCre}$) mice. To examine the function of $PPAR{\alpha}$ activation in hepatic cell death, wild-type ($Ikkb^{F/F}$) and $Ikkb^{F/F-AlbCre}$ mice were treated with $PPAR{\alpha}$ agonist Wy-14,643 (0.1% w/w chow diet) for two weeks. As a result of Wy-14,643 treatment, apoptotic markers including caspase-3 cleavage, poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) cleavage and TUNEL-positive staining were significantly decreased in the $Ikkb^{F/F-AlbCre}$ mice. Surprisingly, Wy-14,643 increased the phosphorylation of p65 and STAT3 in both Ikkb and $Ikkb^{F/F-AlbCre}$ mice. Furthermore, BrdU-positive cells were significantly increased in both groups after treatment with Wy-14,643. Our results suggested that $IKK{\beta}-derived$ hepatic apoptosis could be altered by $PPAR{\alpha}$ activation in conjunction with activation of $NF-{\kappa}B$ and STAT3 signaling.
H9 is an ethanol extract prepared from nine traditional/medicinal herbs. This study was focused on the anticancer effect of H9 in non-small-cell lung cancer cells. The effects of H9 on cell viability, apoptosis, mitochondrial membrane potential (MMP; ${\Delta}\psi_{m}$), and apoptosisrelated protein expression were investigated in A549 human lung cancer cells. In this study, H9-induced apoptosis was confirmed by propidium iodide staining, expression levels of mRNA were determined by reverse transcriptase polymerase chain reaction, protein expression levels were checked by western blot analysis, and MMP (${\Delta}\psi_{m}$) was measured by JC-1 staining. Our results indicated that H9 decreased the viability of A549 cells and induced cell morphological changes in a dose-dependent manner. H9 also altered expression levels of molecules involved in the intrinsic signaling pathway. H9 inhibited Bcl-xL expression, whereas Bax expression was enhanced and cytochrome C was released. Furthermore, H9 treatment led to the activation of caspase-3/caspase-9 and proteolytic cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase; the MMP was collapsed by H9. However, the expression levels of extrinsic pathway molecules such as Fas/FasL, TRAIL/TRAIL-R, DR5, and Fas-associated death receptor were downregulated by H9. These results indicated that H9 inhibited proliferation and induced apoptosis by activating intrinsic pathways but not extrinsic pathways in human lung cancer cells. Our results suggest that H9 can be used as an alternative remedy for human non-small-cell lung cancer.
MicroRNAs might act as oncogenes or tumor suppressors in cancer. Recent studies have shown that miR-421 is up-regulated in human gastric cancer. Here, we found that miR-421 was over-expressed in gastric cancer tissues and cell lines. Bioinformatics analysis predicted that the caspase-3 gene was a target of miR-421. Caspase-3 was negatively regulated by miR-421 at the post-transcriptional level. Bax and Bcl-2 were also regulated by miR-421. Moreover, tumor necrosis factor receptor-I and -II, death receptors in the apoptosis pathway, were up-regulated by miR-421. The over-expression of miR-421 promoted gastric cancer cell growth and inhibited apoptosis of the BGC-823 gastric cancer cell line. These observations indicate that miR-421 acts as a tumor promoter by targeting the caspase-3 gene and preventing apoptosis of gastric cancer cells through inhibition of caspase-3 expression. These findings contribute to our understanding of the functions of miR-421 in gastric cancer.
We first demonstrated that cordycepin inhibited cell growth and triggered apoptosis in U87MG cells with wild-type p53, but not in T98G cells with mutant-type p53. Western blot data revealed that the levels of procaspase-8, -3, and Bcl-2 were downregulated in cordycepin-treated U87MG cells, whereas the levels of Fas, FasL, Bak, cleaved caspase-3, -8, and cleaved PARP were upregulated, indicating that cordycepin induces apoptosis by activating the death receptor-mediated pathway in U87MG cells. Cordycepin-induced apoptosis could be suppressed by only SB203580, a p38 MAPK-specific inhibitor. These results suggest that cordycepin triggered apoptosis in U87MG cells through p38 MAPK activation and inhibition of the Akt survival pathway.
Esculetin, a coumarin compound, has been known to inhibit proliferation and induce apoptosis in several types of human cancer cells. However, the molecular mechanisms involved in esculetin-induced apoptosis are still uncharacterized in human leukemia cells. In this study, we have investigated whether esculetin exerts anti-proliferative and apoptotic effects on human leukemia U937 cells. It was found that esculetin could inhibit cell viability in a time-dependent manner, which was associated with the induction of apoptotic cell death such as increased populations of apoptotic- sub G1 phase. Apoptosis of U937 cells by esculetin was associated with an inhibition of Bcl-2/Bax binding activity, formation of tBid, down-regulation of X-linked inhibitor of apoptotic protein (XIAP) expression, and up-regulation of death receptor 4 (DR4) and FasL expression. Esculetin treatment also induced the degradation of ${\beta}$-catenin and DNA fragmentation factor 45/inhibitor of caspase-activated DNase (DFF45/ICAD). Furthermore, a caspase-3 specific inhibitor, z-DEVD-fmk, significantly inhibited sub-G1 phase DNA content, morphological changes and degradation of ${\beta}$-catenin and DEE45/ICAD. These results indicated that a key regulator in esculetin-induced apoptosis was caspase-3 in human leukemia U937 cells.
Han, Min Ho;Choi, Sung Hyun;Hong, Su Hyun;Park, Dong Il;Choi, ung Hyun
Journal of Life Science
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v.27
no.11
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pp.1340-1348
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2017
Sanguinarine is a benzophenanthridine alkaloid derived from the roots of Sanguinaria canadensis L., which is used for the purpose of treating various diseases. Although studies of anticancer activities have been performed using various cancer cell lines, the phenomenon of inducing apoptosis in cancer cells by using sanguinarine requires more research. Therefore, this study investigated the anti-cancer activities and related mechanisms of sanguinarine used with Hep3B human hepatocellular carcinoma cells in terms of the regulation of apoptosis. Sanguinarine inhibited the proliferation of Hep3B cells in a concentration-dependent manner, which was associated with the induction of apoptosis. Sanguinarine also increased the activity of caspase-3, which is a typical effector caspase, and the activities of caspase-8 and caspase-9, which are key when initiating extrinsic and intrinsic apoptosis pathways, respectively. In addition, sanguinarine increased the expression of death receptor-related genes and pro-apoptotic BAX, which belongs to the Bcl-2 family, while suppressing the expression of anti-apoptotic Bcl-2. Sanguinarine promoted the truncation of Bid and enhanced the release of cytochrome c from the mitochondria to the cytoplasm due to a loss of mitochondrial membrane potential. Furthermore, the reduction of a survival rate that was induced by sanguinarine and the induction of apoptosis disappeared with the inhibition of artificial caspase activity. Therefore, the results of the study indicated that sanguinarine-induced apoptosis in Hep3B cells involves both extrinsic and intrinsic pathways; such apoptosis is a caspase-dependent phenomenon.
Boo, Hye-Jin;Park, So Jung;Noh, Myungkyung;Min, Hye-Young;Jeong, Lak Shin;Lee, Ho-Young
Biomolecules & Therapeutics
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v.28
no.3
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pp.250-258
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2020
Emphysema, a major component of chronic obstructive pulmonary disease (COPD), is a leading cause of human death worldwide. The progressive deterioration of lung function that occurs in the disease is caused by chronic inflammation of the airway and destruction of the lung parenchyma. Despite the main impact of inflammation on the pathogenesis of emphysema, current therapeutic regimens mainly offer symptomatic relief and preservation of lung function with little therapeutic impact. In the present study, we aimed to discover novel therapeutics that suppress the pathogenesis of emphysema. Here, we show that LJ-2698, a novel and highly selective antagonist of the adenosine A3 receptor, a G protein-coupled receptor involved in various inflammatory diseases, significantly reversed the elastase-induced destructive changes in murine lungs. We found that LJ-2698 significantly prevented elastase-induced airspace enlargement, resulting in restoration of pulmonary function without causing any obvious changes in body weight in mice. LJ-2698 was found to inhibit matrix metalloproteinase activity and pulmonary cell apoptosis in the murine lung. LJ-2698 treatment induced increases in anti-inflammatory cytokines in macrophages at doses that displayed no significant cytotoxicity in normal cell lines derived from various organs. Treatment with LJ-2698 significantly increased the number of anti-inflammatory M2 macrophages in the lungs. These results implicate the adenosine A3 receptor in the pathogenesis of emphysema. Our findings also demonstrate the potential of LJ-2698 as a novel therapeutic/preventive agent in suppressing disease development with limited toxicity.
Kim, Jin-Tac;Park, Ji-Eun;Lee, Seung-Jin;Yu, Wook-Joon;Lee, Hye-Jeong;Kim, Jong-Min
Development and Reproduction
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v.25
no.1
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pp.15-24
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2021
Benzo[a]pyrene (B[a]P) is a potent carcinogen and is classified as an endocrine-disrupting chemical. In mammalian testes, Sertoli cells support spermatogenesis. Therefore, if these cells are negatively affected by exposure to xenotoxic chemicals, spermatogenesis can be seriously disrupted. In this context, we evaluated whether mouse testicular TM4 Sertoli cells are susceptible to the induction of cytotoxicity-mediated cell death after exposure to B[a] P in vitro. In the present study, while B[a]P and B[a]P-7,8-diol were not able to induce cell death, exposure to BPDE resulted in cell death. BPDE-induced cell death is accompanied by the activation of caspase-3 and caspase-7. Depolarization of the mitochondrial membrane and cytochrome c release from mitochondria were observed in benzo[a]pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide (BPDE)-treated cells. These results indicate that TM4 cells are susceptible to apoptosis in a caspase-dependent manner. Western blot and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) analyses showed that aryl hydrocarbon receptor (AhR) expression was almost undetectable in TM4 cells and that its expression was not altered after B[a]P treatment. This indicates that TM4 cells are nearly AhR-deficient. In TM4 cells, the CYP1A1 protein and its activity were not present. From these results, it is clear that AhR may be a prerequisite for CYP1A1 expression in TM4 cells. Therefore, TM4 cells can be referred to as CYP1A1-deficient cells. Thus, TM4 Sertoli cells are believed to have a rigid and protective cellular machinery against genotoxic agents. In conclusion, it is suggested that tolerance to B[a]P cytotoxicity is associated with insufficient AhR and CYP1A1 expression in testicular Sertoli cells.
Toll-like receptor 4 (TLR4) has been implicated in cell proliferation and apoptosis in several types of cancer. In this study, the impact of TLR4 activation on apoptotic cell death in gynecologic cancers induced by lipopolysaccharide (LPS) was investigated. Cervical cancer cell lines were produced from isolated surgical specimens supplied by Paik Hospital. The primary cultures of normal myometrium and gynecologic cancers, including cervical, endometrial, and ovarian cancers, were used to examine the differences in morphological characteristics between normal and cancerous cells. A reverse transcription polymerase chain reaction analysis was used to determine the relative expression levels of TLR4 gene involved in apoptosis-associated signaling in cervical cancer cells. The cancer cell colonies showed a tendency to reach high levels of confluency compared with normal cells. In addition, an enhanced growth rate and loss of contact inhibition were observed in gynecologic cancer cells compared with normal cells (doubling times of 16.6 hr vs. 26 hr, respectively). The expression level of ITGA5, an alpha-5 integrin marker, was upregulated in normal myometrial cells, but this tendency was not exhibited in cervical cancer cells. Furthermore, p53 tumor suppressor gene expression was upregulated, whereas TLR4 and caspase-3 gene expressions were downregulated in cervical cancer cells. Notably, the expression levels of TLR4 and caspase-3 were increased significantly in LPS-treated cancer cells compared with those in non-LPS-treated cells. These results suggest that the TLR4-mediated caspase-dependent apoptotic signaling pathway could be suggested as a therapeutic target for the treatment of gynecologic cancers, including cervical cancers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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