• 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.

• Molecules and Cells
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• 제27권2호
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• pp.183-190
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• 2009

The plasma membrane-localized BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE1 (BRI1) and BRI1-ASSOCIATED KINASE1 (BAK1) are a well-known receptor pair involved in brassinosteroids (BR) signaling in Arabidposis. The formation of a receptor complex in response to BRs and the subsequent activation of cytoplasmic domain kinase activity share mechanistic characteristics with animal receptor kinases. Here, we demonstrate that BRI1 and BAK1 are BR-dependently phosphorylated, and that phosphorylated forms of the two proteins persist for different lengths of time. Mutations of either protein abolished phosphorylation of the counterpart protein, implying transphosphorylation of the receptor kinases. To investigate the specific amino acids critical for formation of the receptor complex and activation of BAK1 kinase activity, we expressed several versions of BAK1 in yeast and plants. L32E and L46E substitutions resulted in a loss of binding of BAK1 to BRI1, and threonine T455 was essential for the kinase activity of BAK1 in yeast. Transgenic bri1 mutant plants overexpressing BAK1(L46E) displayed reduced apical dominance and seed development. In addition, transgenic wild type plants overexpressing BAK1(T455A) lost the phosphorylation activity normally exhibited in response to BL, leading to semi-dwarfism. These results suggest that BAK1 is a critical component regulating the duration of BR efficacy, even though it cannot directly bind BRs in plants.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권2호
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• pp.287-294
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• 2016

The effect of kaempferol (3,5,7,4-tetrahydroxyflavone), a flavonoid compound that was identified in barnyard millet (Echinochloa crus-galli var. frumentacea) grains, on G₂-checkpoint and apoptotic pathways was investigated in human acute leukemia Jurkat T cell clones stably transfected with an empty vector (J/Neo) or a Bcl-xL expression vector (J/Bcl-xL). Exposure of J/Neo cells to kaempeferol caused cytotoxicity and activation of the ATM/ATR-Chk1/Chk2 pathway, activating the phosphorylation of p53 (Ser-15), inhibitory phosphorylation of Cdc25C (Ser-216), and inactivation of cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1), with resultant G₂-arrest of the cell cycle. Under these conditions, apoptotic events, including upregulation of Bak and PUMA levels, Bak activation, mitochondrial membrane potential (Δψm) loss, activation of caspase-9, -8, and -3, anti-poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) cleavage, and accumulation of apoptotic sub-G₁ cells, were induced without accompanying necrosis. However, these apoptotic events, except for upregulation of Bak and PUMA levels, were completely abrogated in J/Bcl-xL cells overexpressing Bcl-xL, suggesting that the G₂-arrest and the Bcl-xL-sensitive mitochondrial apoptotic events were induced, in parallel, as downstream events of the DNA-damage-mediated G₂-checkpoint activation. Together these results demonstrate that kaempferol-mediated antitumor activity toward Jurkat T cells was attributable to G₂-checkpoint activation, which caused not only G₂-arrest of the cell cycle but also activating phosphorylation of p53 (Ser-15) and subsequent induction of mitochondria-dependent apoptotic events, including Bak and PUMA upregulation, Bak activation, Δψm loss, and caspase cascade activation.

• 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권1호
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• pp.197-205
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• 2017

Exposure of Jurkat T cell clone (J/Neo cells) to acacetin (5,7-dihydroxy-4'-methoxyflavone), which is present in barnyard millet (Echinochloa esculenta (A. Braun)) grains, caused cytotoxicity, enhancement of apoptotic $sub-G_1$ rate, Bak activation, loss of mitochondrial membrane potential (${\Delta}{\Psi}m$), activation of caspase-9 and caspase-3, degradation of poly(ADP-ribose) polymerase, and FITC-Annexin V-stainable phosphatidylserine exposure on the external surface of the cytoplasmic membrane without accompanying necrosis. These apoptotic responses were abrogated in Jurkat T cell clone (J/Bcl-xL) overexpressing Bcl-xL. Under the same conditions, cellular autophagic responses, including suppression of the Akt-mTOR pathway and p62/SQSTM1 down-regulation, were commonly detected in J/Neo and J/Bcl-xL cells; however, formation of acridine orange-stainable acidic vascular organelles, LC3-I/II conversion, and Beclin-1 phosphorylation (Ser-15) were detected only in J/Neo cells. Correspondingly, concomitant treatment with the autophagy inhibitor (3-methyladenine or LY294002) appeared to enhance acacetin-induced apoptotic responses, such as Bak activation, ${\Delta}{\Psi}m$ loss, activation of caspase-9 and caspase-3, and apoptotic $sub-G_1$ accumulation. This indicated that acacetin could induce apoptosis and cytoprotective autophagy in Jurkat T cells simultaneously. Together, these results demonstrate that acacetin induces not only apoptotic cell death via activation of Bak, loss of ${\Delta}{\Psi}m$, and activation of the mitochondrial caspase cascade, but also cytoprotective autophagy resulting from suppression of the Akt-mTOR pathway. Furthermore, pharmacologic inhibition of the autophagy pathway augments the activation of Bak and resultant mitochondrial damage-mediated apoptosis in Jurkat T cells.

• 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.

• 대한약학회:학술대회논문집
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• 대한약학회 2000년도 NEW STRATEGY FOR DRUG DEVELOPMENT IN POST-GENOMIC ERA(대한약학회)
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• pp.278.2-278.2
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• 2000

• 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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• 제21권12호
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• pp.1678-1688
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• 2011

다양한 식용식물에 함유되어 있는 것으로 알려진 phenolic acids의 일종인 p-coumaric acid의 항암활성을 규명하고자, 인체 급성백혈병 T 세포주인 Jurkat T 세포에 대한 p-coumaric acid의 에폽토시스 유도기전을 조사하였다. Jurkat T 세포를 p-coumaric acid (50-$150{\mu}M$)로 처리한 결과, 세포독성, 에폽토시스-관련 DNA fragmentation, 및 pro-apoptotic multidomain Bcl-2 family member인 Bak의 활성화, ${\Delta}{\psi}m$ loss, caspase-9, -3, -7, 및 -8의 활성화, 그리고 PARP 분해 등의 여러 에폽토시스-관련 생화학적 현상들이 농도의존적으로 나타났다. 그러나 이러한 에폽토시스-관련 생화학적 현상들은 Jurkat T 세포에 anti-apoptotic Bcl-2 단백질을 과발현할 경우에는 나타나지 않았다. 또한 p-coumaric acid처리에 의해 유도되는 Jurkat T 세포의 에폽토시스에는 necrosis가 수반되지 않는 것으로 확인되었다. Jurkat T 세포를 pan-caspase inhibitor인 z-VAD-fmk를 전처리할 경우, p-coumaric acid 처리에 의해 유도되는 apoptotic sub-$G_1$ peak는 차단되어 나타나지 않았으나 ${\Delta}{\psi}m$ loss는 여전히 나타났는데, 이는 p-coumaric acid처리에 의한 에폽토시스의 유도에 caspase cascade 활성화가 필수적이며 ${\Delta}{\psi}m$ loss의 downstream 현상임을 나타낸다. 한편, FADD 및 caspase-8을 함께 발현하는 Jurkat T 세포주 A3, FADD-결손 Jurkat T 세포주 I2.1, 그리고 caspase-8-결손 Jurkat T 세포주 I9.2의 p-coumaric acid의 세포독성에 대한 감수성은 서로 유사하게 나타났는데, 이는 p-coumaric acid처리에 의한 에폽토시스의 유도가 Fas와 FasL간의 상호작용에 의해 개시되지 않음을 시사한다. p-Coumaric acid의 세포독성은 Jurkat T 세포에 비해 인체 정상 말초혈액 T 세포에서 훨씬 낮게 나타났다. 이러한 결과들은 p-coumaric acid 처리에 의해 유도되는 Jurkat T 세포의 에폽토시스가 Bak 활성화, ${\Delta}{\psi}m$ loss, caspase-9, -3, -7, 및 -8로 이루어진 caspase cascade의 활성화, 그리고 PARP 분해에 의해 유도되며, 또한 anti-apoptotic 단백질인 Bcl-2의 과발현에 의해서 음성적으로 조절됨을 나타낸다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.29-38
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• 1980

중성자 방사화분석법으로 알루미늄중 28개의 미량원소들의 분석을 위하여 방사화학적 분리방법을 개발하였다. 이 분리법은 이온 교환수지와 무기질 이온 교환체를 사용한 군분리에 기초를 둔 것으로서 이온교환통은 유리관을 사용하였으며 용매는 불산용액을 제외한 무기산용액 혹은 유기용매와 혼합된 무기산 용액을 사용하였다. 함량은 분리된 카 원소들의 방사능을 $3"\times3"\;Nal(TI)$ 검출기로 감마선 스펙트럼을 구한 다음 단일비교 체법으로 결정하였다.