• 생명과학회지
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• 제25권6호
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• pp.656-662
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• 2015

천연물을 기반으로 한 신약 개발은 일반적으로 오랜 기간 동안의 원료 약물로써 사용해 온 경험에 의한 다양한 임상적 결과의 축적과 이로 인한 안정성(stability)과 안전성(safety)의 확보 및 신약 개발 시간의 단축과 같은 이점을 가지고 있어, 천연물 유래 약물 연구는 꼭 필요한 실정이다. 다양한 신경질환에서 신경세포의 사멸과 미세아교세포의 과도한 활성화 즉 뇌염증이 관찰되며 이를 억제할 수 있는 물질에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만, 현재까지 신경세포 사멸과 뇌염증을 동시에 억제하는 물질 개발 시도는 거의 없었다. 따라서, 본 연구에서는 천연물에서 추출한 물질로 총 240개로 구성된 라이브러리로부터 신경전달물질 중의 하나인 glutamate 과잉처리에 의한 산화적 스트레스 유도 신경세포(HT22) 사멸과 LPS에 의한 미세아교세포(BV2)의 과도한 활성화 즉 뇌염증의 표지 인자 중 하나인 NO의 생산량의 감소 효과가 동시에 나타나는 물질을 검출한 결과, 대황에서 추출한 Chrysophanol이 검출되었으며 더욱이 Chrysophanol이 신경세포와 미세아교세포 모두에서 glutamate와 LPS에 의해 각각 유도된 세포내 활성산소(ROS) 발생을 억제하는 것을 확인하였다. 앞으로 Chrysophanol에 대한 보다 깊은 연구를 통하여 산화적 스트레스에 의한 신경세포 사멸과 미세아교세포의 과잉 활성화에 따른 뇌염증의 발생을 동시에 억제하는 신경질환의 치료 및 예방 신약개발 후보 물질 가능성을 제시 하고자 한다.

• Mass Spectrometry Letters
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• 제5권3호
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• pp.70-78
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• 2014

Microglia are the confined immune cells of the central nervous system (CNS). In response to injury or infection, microglia readily become activated and release proinflammatory mediators that are believed to contribute to microglia-mediated neurodegeneration. In the present study, inflammation was induced in the immortalized murine microglial cell line BV-2 by lipopolysaccharide (LPS) treatment. We firstly performed phosphoproteomics analysis and phosphoinositide lipidomics analysis with LPS activated microglia in order to compare phosphorylation patterns in active and inactive microglia and to detect the pattern of changes in phosphoinositide regulation upon activation of microglia. Mass spectrometry analysis of the phosphoproteome of the LPS treatment group compared to that of the untreated control group revealed a notable increase in the diversity of cellular phosphorylation upon LPS treatment. Additionally, a lipidomics analysis detected significant increases in the amounts of phosphoinositide species in the LPS treatment. This investigation could provide an insight for understanding molecular mechanisms underlying microglia-mediated neurodegenerative diseases.

• 생명과학회지
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• 제27권1호
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• pp.8-14
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• 2017

치자 열매는 아시아에서 음식과 옷의 염료로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 BV-2 소교세포에서 치자열매 열수추출물(GJ)의 항염증 효과를 관찰하고 그 작용 기전을 연구하였다. GJ는 세포에 독성을 유도하지 않으면서 lipopolysaccharide로 인한 nitric oxide (NO) 분비와 inducible nitric oxide synthase (iNOS) 생성 및 활성산소 생성을 억제하였다. 또한 GJ는 농도의존적으로 heme oxygenase-1 (HO-1)의 발현을 유도하였다. 더군다나 HO-1 siRNA를 처리했을 때는 GJ가 iNOS의 발현을 억제하지 못하였다. GJ는 HO-1의 발현에 관여하는 전사인자인 nuclear factor E2-related factor 2를 핵으로 이동시켰다. 또한 GJ에 의한 HO-1의 발현은 phosphatidylinositol 3-kinase(PI-3K) 및 p38 kinase 억제제에 의해 감소되었으며, GJ가 Akt와 p38 kinase의 인산화를 유도하였다. 이상의 결과를 종합해보면, GJ는 PI3K/Akt 및 p38 신호전달과정을 통해 HO-1의 발현을 유도함으로써 NO와 같은 염증매개물질의 생성을 억제한다는 것을 알 수 있다. 이러한 연구결과는 치자열매가 신경염증을 억제하는 새로운 기전을 밝힌 것이다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제25권6호
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• pp.641-647
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• 2017

Galangin (3,5,7-trihydroxyflavone) is a polyphenolic compound abundant in honey and medicinal herbs, such as Alpinia officinarum. In this study, we investigated the anti-inflammatory effects of galangin under in vitro and in vivo neuroinflammatory conditions caused by polyinosinic-polycytidylic acid (poly(I:C)), a viral mimic dsRNA analog. Galangin suppressed the production of nitric oxide, reactive oxygen species, and pro-inflammatory cytokines in poly(I:C)-stimulated BV2 microglia. On the other hand, galangin enhanced anti-inflammatory interleukin (IL)-10 production. Galangin also suppressed the expression of pro-inflammatory markers in poly(I:C)-injected mouse brains. Further mechanistic studies showed that galangin inhibited poly(I:C)-induced nuclear factor (NF)-${\kappa}B$ activity and phosphorylation of Akt without affecting MAP kinases. Interestingly, galangin increased the expression and transcriptional activity of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-${\gamma}$, known to play an anti-inflammatory role. To investigate whether PPAR-${\gamma}$ is involved in the anti-inflammatory function of galangin, BV2 cells were pre-treated with PPAR-${\gamma}$ antagonist before treatment of galangin. We found that PPAR-${\gamma}$ antagonist significantly blocked galangin-mediated upregulation of IL-10 and attenuated the inhibition of tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$ and IL-6 in poly(I:C)-stimulated microglia. In conclusion, our data suggest that PI3K/Akt, NF-${\kappa}B$, and PPAR-${\gamma}$ play a pivotal role in mediating the anti-inflammatory effects of galangin in poly(I:C)-stimulated microglia.

• Journal of Ginseng Research
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• 제41권2호
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• pp.151-158
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• 2017

Background: Chong-Myung-Tang (CMT) extract is widely used in Korea as a traditional herbal tonic for increasing memory capacity in high-school students and also for numerous body ailments since centuries. The use of CMT to improve the learning capacity has been attributed to various plant constituents, especially black ginseng, in it. Therefore, in this study, we have first investigated whether black ginseng-enriched CMT extracts affected spatial learning using the Morris water maze (MWM) test. Their molecular mechanism of action underlying improvement of learning and memory was examined in vitro. Methods: We used two types of black ginseng-enriched CMT extracts, designated as CM-1 and CM-2, and evaluated their efficacy in the MWM test for spatial learning behavior and their anti-inflammatory effects in BV2 microglial cells. Results: Our results show that both black ginseng-enriched CMT extracts improved the learning behavior in scopolamine-induced impairment in the water maze test. Moreover, these extracts also inhibited nitric oxide production in BV2 cells, with significant suppression of expression of proinflammatory cytokines, especially inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, and $interleukin-1{\beta}$. The protein expression of mitogen-activated protein kinase and nuclear $factor-{\kappa}B$ pathway factors was also diminished by black ginseng-enriched CMT extracts, indicating that it not only improves the memory impairment, but also acts a potent anti-inflammatory agent for neuroinflammatory diseases. Conclusion: Our research for the first time provides the scientific evidence that consumption of black ginseng-enriched CMT extract as a brain tonic improves memory impairment. Thus, our study results can be taken as a reference for future neurobehavioral studies.

• 동의생리병리학회지
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• 제22권6호
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• pp.1572-1578
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• 2008

In previous report, Seungmagalgeun-tang (SGT) could exert its anti-inflammatory actions in the BV-2 microglial cells. However, study on the anti-inflammatory effect of SGT in mast cells has not been identified. Therefore, we examined on the anti-inflammatory effect of SGT on the phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and calcium ionophore A23187-induced rat basophilic leukemia (RBL-2H3) cells. SGT inhibited the release of ${\beta}$-hexosaminidase and secretion and expression of pro-inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$ and interleukin (IL)-4 on RBL-2H3 cells, without affecting cell viability. The protein expression level of nuclear factor (NF)-${\kappa}B$ (p65) was decreased in the nucleus by SGT. In addition, SGT suppressed the degradation of inhibitory protein $I{\kappa}B-{\alpha}$ protein, the activation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), and the expressions of cyclooxygenase (COX)-2 mRNA and protein level in RBL-2H3 cells. These results suggest that SGT could be involved anti-allergic effect by control of NF-${\kappa}B$ (p65) translocation into the nucleus through inhibition of $I{\kappa}B-{\alpha}$ degradation and suppression of COX-2 expression.

• 대한의생명과학회지
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• 제25권2호
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• pp.177-184
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• 2019

Mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) are the most common genetic cause of Parkinson's disease (PD). LRRK2 contains a functional kinase and GTPase domains. A pathogenic G2019S mutation that is the most prevalent among the LRRK2 mutations and is also found in sporadic cases, increases its kinase activity. Therefore, identification of LRRK2 kinase substrates and the development of kinase inhibitors are under intensive investigation to find PD therapeutics. Several recent studies have suggested members of Rab proteins, a branch of the GTPase superfamily, as LRRK2 kinase substrates. Rab proteins are key regulators of cellular vesicle trafficking. Among more than 60 members of human Rab proteins, Rab3, Rab5, Rab8, Rab10, Rab12, Rab29, Rab35, and Rab43 have been identified as LRRK2 kinase substrates. However, most studies have used human embryonic kidney (HEK) 293T cells overexpressing LRRK2/Rab proteins or murine embryonic fibroblast (MEF) cells which are not relevant to PD, rather than neuronal cells. In this study, we tested whether Rab proteins are phosphorylated by LRRK2 in astroglia in addition to neurons. Among the various Rab substrates, we tested phosphorylation of Rab10, because of the commercial availability and credibility of the phospho-Rab10 (pRab10) antibody, in combination with a specific LRRK2 kinase inhibitor. Based on the results of specific LRRK2 kinase inhibitor treatment, we concluded that LRRK2 phosphorylates Rab10 in the tested brain cells such as primary neurons, astrocytes and BV2 microglial cells.

• 생명과학회지
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• 제30권11호
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• pp.939-946
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• 2020

뇌졸중은 전 세계적으로 신경계 장애를 일으키는 주요 원인 중 하나이며, 뇌졸중 환자는 다양한 운동, 인지 및 정신 장애를 나타낸다. GPR88은 orphan G protein coupled receptor이며 striatal medium spiny neurons에서 높게 발현이 되며, GPR88이 결손이 된 경우 motor coordination과 motor learning에 문제가 발생하게 된다. 본 연구에서는 Western blot 및 real-time PCR을 사용하여 허혈성 마우스 모델에서 GPR88 발현이 감소함을 발견 하였다. 또한, 뇌에서 유래한 세 가지 유형의 세포들, 뇌혈관내피세포(brain microvascular endothelial cells), 미세 아교세포(microglial cells) 및 신경 세포들에서 GPR88의 발현정도를 확인한 결과, HT22 신경 세포에서 GPR88의 발현이 가장 높음을 관찰하였고, 뇌졸중과 유사한 실험조건인 oxygen glucose deprivation (OGD) 조건에 배양한 HT22 신경세포에서 GPR88의 발현이 감소하였다. 또한 GPR88 효현제인 RTI-13951-33 (10 mg/kg)을 전처리후에 뇌허혈을 유발하였을 때, infarct volume의 감소, vestibular-motor function 및 neurological score의 개선효과를 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 GPR88이 허혈성 뇌졸중을 포함한 CNS 질환의 치료를 위한 잠재적인 약물표적이 될 수 있음을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제30권11호
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• pp.999-1006
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• 2020

최근 중추신경계에서 면역기능을 담당하는 미세아교세포(microglia)의 염증반응을 효율적으로 조절하는 것은 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 헌팅턴 병과 같은 퇴행성 뇌질환의 치료를 위한 중요한 타겟으로 인식되고 있다. 왕귀뚜라미(Teleogryllus emma)는 다양한 치료효능으로 인해 세계적으로 널리 이용되고 있으며, 본 연구팀에서는 최근 왕귀뚜라미의 전사체 분석을 통하여 항균활성을 가지는 다양한 종류의 새로운 항균 펩타이드(antimicrobial peptide; AMP) 후보들을 선별한 바 있다. 항균 펩타이드는 미생물에서부터 포유류까지 매우 다양한 종으로부터 발견되었으며, 현재는 항균활성뿐만 아니라 염증반응과 같은 다양한 질병의 치료제 개발을 위한 후보 물질로 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 선행연구를 통하여 선별된 왕귀뚜라미 유래 항균 펩타이드들 중에서 Teleogryllusine(VKWKR-LNNNKVLQKIYFVKI-NH₂)으로 명명된 항균 펩타이드의 신경염증 억제 효능을 관찰하였다. Teleogryllusine의 신경염증 억제 효능을 관찰 하기 위하여 immortalized mouse microglia 세포주인 BV-2 세포에 Teleogryllusine을 1시간 전처리 한 후 LPS를 이용하여 BV-2 세포의 염증 반응을 유도하였다. 그 결과 Teleogryllusin은 최대 처리 농도인 80 ㎍/ml까지 세포독성 없이 nitric oxide (NO) 생성을 현저히 감소시킴을 확인할 수 있었다. 또한 염증반응 매개인자인 iNOS와 COX-2 및 cytokine (Il-6, TNF-α)의 발현을 유전자 수준과 단백질 수준에서 확인한 결과 Teleogryllusine 처리농도에 의존적으로 감소됨을 확인할 수 있었다. 또한 Teleogryllusine의 신경염증 억제작용 기작을 확인한 결과 mitogen activated protein kinases (MAPKs)와 IκB의 인산화 및 proteosome에 의한 IκB의 분해를 억제함으로서 BV-2 세포의 신경염증반응이 조절됨을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 왕귀뚜라미 유래 Teleogryllusine 펩타이드는 신경염증반응에 의해 유도되는 퇴행성 뇌질환 치료 및 예방을 위한 의료용 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제22권5호
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• pp.414-419
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• 2014

Matrix metalloproteinases (MMPs) are zinc-dependent endopeptidases that regulate cell-matrix composition and are also involved in processing various bioactive molecules such as cell-surface receptors, chemokines, and cytokines. Our group recently reported that MMP-3, -8, and -9 are upregulated during microglial activation and play a role as proinflammatory mediators (Lee et al., 2010, 2014). In particular, we demonstrated that MMP-8 has tumor necrosis factor alpha (TNF-${\alpha}$)-converting enzyme (TACE) activity by cleaving the prodomain of TNF-${\alpha}$ and that inhibition of MMP-8 inhibits TACE activity. The present study was undertaken to compare the effect of MMP-8 inhibitor (M8I) with those of inhibitors of other MMPs, such as MMP-3 (NNGH) or MMP-9 (M9I), in their regulation of TNF-${\alpha}$ activity. We found that the MMP inhibitors suppressed TNF-${\alpha}$ secretion from lipopolysaccharide (LPS)-stimulated BV2 microglial cells in an order of efficacy: M8I>NNGH>M9I. In addition, MMP inhibitors suppressed the activity of recombinant TACE protein in the same efficacy order as that of TNF-${\alpha}$ inhibition (M8I>NNGH>M9I), proving a direct correlation between TACE activity and TNF-${\alpha}$ secretion. A subsequent pro-TNF-${\alpha}$ cleavage assay revealed that both MMP-3 and MMP-9 cleave a prodomain of TNF-${\alpha}$, suggesting that MMP-3 and MMP-9 also have TACE activity. However, the number and position of cleavage sites varied between MMP-3, -8, and -9. Collectively, the concurrent inhibition of MMP and TACE by NNGH, M8I, or M9I may contribute to their strong anti-inflammatory and neuroprotective effects.