• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권5호
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• pp.645-656
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• 2022

Gossypol, a natural phenolic aldehyde present in cotton plants, was originally used as a means of contraception, but is currently being studied for its anti-proliferative and anti-metastatic effects on various cancers. However, the intracellular mechanism of action regarding the effects of gossypol on pancreatic cancer cells remains unclear. Here, we investigated the anti-cancer effects of gossypol on human pancreatic cancer cells (BxPC-3 and MIA PaCa-2). Cell counting kit-8 assays, annexin V/propidium iodide staining assays, and transmission electron microscopy showed that gossypol induced apoptotic cell death and apoptotic body formation in both cell lines. RNA sequencing analysis also showed that gossypol increased the mRNA levels of CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) and activating transcription factor 3 (ATF3) in pancreatic cancer cell lines. In addition, gossypol facilitated the cleavage of caspase-3 via protein kinase RNA-like ER kinase (PERK), CHOP, and Bax/Bcl-2 upregulation in both cells, whereas the upregulation of ATF was limited to BxPC-3 cells. Finally, a three-dimensional culture experiment confirmed the successful suppression of cancer cell spheroids via gossypol treatment. Taken together, our data suggest that gossypol may trigger apoptosis in pancreatic cancer cells via the PERK-CHOP signaling pathway. These findings propose a promising therapeutic approach to pancreatic cancer treatment using gossypol.

• BMB Reports
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• 제49권4호
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• pp.208-213
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• 2016

Prolonged ER stress (ERS) can be associated with the induction of apoptotic cell death in various heart diseases. In this study, we searched for microRNAs affecting ERS in the heart using in silico and in vitro methods. We found that miR-185 directly targets the 3′-untranslated region of Na⁺/H⁺ exchanger-1 (NHE-1), a protein involved in ERS. Cardiomyocyte ERS-triggered apoptosis induced by 100 ng/ml tunicamycin (TM) or 1 μM thapsigargin (TG), ERS inducers, was significantly reduced by miR-185 overexpression. Protein expression of pro-apoptotic markers such as CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) and cleaved-caspase-3 was also markedly reduced by miR-185 in a dose-dependent manner. Cariporide (20 μM), a pharmacological inhibitor of NHE-1, also attenuated ERS-induced apoptosis in cardiomyocytes and CHOP protein expression, suggesting that NHE-1 plays an important role in ERS-associated apoptosis in cardiomyocytes. Collectively, the present results demonstrate that miR-185 is involved in cardio-protection against ERS-mediated apoptotic cell death.

• 생명과학회지
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• 제26권4호
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• pp.490-495
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• 2016

Brefeldin A (BFA)는 Eupenicillium brefeldianum에서 분리한 lactone계열의 항생제이며 ER에서 Golgi로 단백질 이송/전달을 억제히는 기능이 있다. 따라서 BFA를 세포에 처리 시 Golgi 기능 장애와 ER에서 단백질의 폴딩/조립의 문제로 인하여 ER에 기능 장애가 발생하는데 이를 소포체 스트레스(ER stress)라고 한다. 본 연구에서는 정상 astrocyte 세포와 C6 glioma 세포에서의 BFA처리에 따라 ER stress marker 단백질인 CHOP 발현 차이를 확인하였다. BFA 처리 시 CHOP 발현이 정상 astrocyte 세포에서 C6 glioma 세포에 비해 현저히 낮은 발현을 확인하였다. 하지만 CHOP mRNA 발현에서는 astrocyte 세포에서 발현 됨을 RT-PCR로 확인하였다. C6 glioma 세포와 비교하여 astrocyte 세포에서 BFA유도의 CHOP 단백질 발현이 낮은 원인은 proteasome 활성이 높음으로 기인됨을 proteasome inhibitor 실험과 proteasome 활성 측정을 통하여 확인하였다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제13권2호
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• pp.95-104
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• 2019

BACKGROUND/OBJECTIVES: Inflammatory Bowel Disease (IBD) has rapidly escalated in Asia (including Korea) due to increasing westernized diet patterns subsequent to industrialization. Factors associated with endoplasmic reticulum (ER) stress are demonstrated to be one of the major causes of IBD. This study was conducted to investigate the effect of Lycium barbarum (L. barbarum) on ER stress. MATERIALS/METHODS: Mouse embryonic fibroblast (MEF) cell line and polarized Caco-2 human intestinal epithelial cells were treated with crude extract of the L. chinense fruit (LF). Paracellular permeability was measured to examine the effect of tight junction (TJ) integrity. The regulatory pathways of ER stress were evaluated in MEF knockout (KO) cell lines by qPCR for interleukin (IL) 6, IL8 and XBP1 spliced form (XBP1s). Immunoglobulin binding protein (BiP), XBP1s and CCAAT/enhancer-binding homologous protein (CHOP) expressions were measured by RT-PCR. Scanning Ion Conductance Microscopy (SICM) at high resolution was applied to observe morphological changes after treatments. RESULTS: Exposure to LF extract strengthened the TJ, both in the presence and absence of inflammation. In polarized Caco-2 pretreated with LF, induction in the expression of proinflammatory marker IL8 was not significant, whereas ER stress marker XBP1s expression was significantly increased. In wild type (wt) MEF cells, IL6, CHOP and XBP1 spliced form were dose-dependently induced when exposed to $12.5-50{\mu}g/mL$ extract. However, absence of XBP1 or $IRE1{\alpha}$ in MEF cells abolished this effect. CONCLUSION: Results of this study show that LF treatment enhances the barrier function and reduces inflammation and ER stress in an $IRE1{\alpha}$-XBP1-dependent manner. These results suggest the preventive effect of LF on healthy intestine, and the possibility of reducing the degree of inflammatory symptoms in IBD patients.

• 생명과학회지
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• 제29권3호
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• pp.295-302
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• 2019

Liquiritigenin (LG)은 licorice 뿌리에서 분리된 chiral flavonoid이다. LG는 항산화, 항암 및 항염증 효과를 포함하여 다양한 생물학적 활성을 가지고 있다. 구강편평세포암종에서 LG의 항암 활성은 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 구강편평상피암 세포(HN22)에서 LG의 항암 효능을 시험하였다. HN22 세포에 LG를 처리하여 MTT 분석으로 세포 생존율을 평가하였으며, Annecin V/7-Aminactinomycin D 염색, 세포주기 및 Multi-caspase 활성을 $Muse^{TM}$ cell Analyzer로 분석하여 세포사멸 유도를 확인하였다. 분석결과, 구강편평상피암 HN22 세포에 LG를 처리시 G2/M 세포주기 정지를 일으켰으며, Western blotting 통하여 cyclin B1 및 CDC2 발현 감소와 p27 발현 증가를 확인하였다. LG는 활성산소종의 생성을 유발하고, CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) 및 78-kDa glucose regulated protein (GRP78)의 발현을 농도의존적으로 유도하였다. HN22 세포에 LG의 처리는 미토콘드리아 막전위의 손실(${\Delta}{\Psi}m$)을 일으켰다. LG를 처리한 HN22 세포의 단백질 분석결과 apoptotic protease activating factor-1 (Apaf-1), cleaved Poly (ADP-Ribose) Polymerase (C-PARP) 및 Bax의 발현을 증가함을 확인하였다. 따라서 우리의 결과는 LG이 구강편평상피암 세포의 세포사멸을 유도하여 항암제 역할을 할 수 있는 천연 화합물임을 시사한다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제12권6호
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• pp.494-502
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• 2018

BACKGROUND/OBJECTIVES: Reducing the number of adipocytes by inducing apoptosis of mature adipocytes as well as suppressing differentiation of preadipocytes plays an important role in preventing obesity. This study examines the anti-adipogenic and pro-apoptotic effect of red pepper seed water extract (RPS) prepared at $4^{\circ}C$ (RPS4) in 3T3-L1 cells. MATERIALS/METHODS: Effect of RPS4 or its fractions on lipid accumulation was determined in 3T3-L1 cells using oil red O (ORO) staining. The expressions of AMP-activated protein kinase (AMPK) and adipogenic associated proteins [peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ ($PPAR-{\gamma}$), CCAAT/enhancer-binding proteins ${\alpha}$ (C/EBP ${\alpha}$), sterol regulatory element binding protein-1c (SREBP-1c), fatty acid synthase (FAS), and acetyl-CoA carboxylase (ACC)] were measured in 3T3-L1 cells treated with RPS4. Apoptosis and the expression of Akt and Bcl-2 family proteins [B-cell lymphoma 2 (Bcl-2), Bcl-2-associated death promoter (Bad), Bcl-2 like protein 4 (Bax), Bal-2 homologous antagonist/killer (Bak)] were measured in mature 3T3-L1 cells treated with RPS4. RESULTS: Treatment of RPS4 ($0-75{\mu}g/mL$) or its fractions ($0-50{\mu}g/mL$) for 24 h did not have an apparent cytotoxicity on pre and mature 3T3-L1 cells. RPS4 significantly suppressed differentiation and cellular lipid accumulation by increasing the phosphorylation of AMPK and reducing the expression of $PPAR-{\gamma}$, C/EBP ${\alpha}$, SREBP-1c, FAS, and ACC. In addition, all fractions except ethyl acetate fraction significantly suppressed cellular lipid accumulation. RPS4 induced the apoptosis of mature adipocytes by hypophosphorylating Akt, increasing the expression of the pro-apoptotic proteins, Bak, Bax, and Bad, and reducing the expression of the anti-apoptotic proteins, Bcl-2 and p-Bad. CONCLUSIONS: These finding suggest that RPS4 can reduce the numbers as well as the size of adipocytes and might useful for preventing and treating obesity.

• Laboraroty Animal Research
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• 제34권4호
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• pp.288-294
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• 2018

A few clues about correlation between endoplasmic reticulum (ER) stress and mulberry (Morus alba) leaves were investigated in only the experimental autoimmune myocarditis and streptozotocin-induced diabetes. To investigate whether a novel extract of mulberry leaves fermented with Cordyceps militaris (EMfC) could suppress ER in fatty liver, alterations in the key parameters for ER stress response were measured in high fat diet (HFD)-induced obese C57L/6 mice treated with EMfC for 12 weeks. The area of adipocytes in the liver section were significantly decreased in the HFD+EMfC treated group as compared to the HFD+Vehicle treated group, while their level was higher in HFD+Vehicle treated group than No treated group. The level of the eukaryotic initiation factor 2 alpha ($eIF2{\alpha}$) and inositol-requiring enzyme 1 beta ($IRE1{\alpha}$) phosphorylation and CCAAT-enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) expression were remarkably enhanced in the HFD+Vehicle treated group. However, their levels were restored in the HFD+EMfC treated group, although some differences were detected in the decrease rate. Similar recovery was observed on the ER stress-induced apoptosis. The level of Caspase-3, Bcl-2 and Bax were decreased in the HFD+EMfC and HFD+orlistat (OT) treated group compared to the HFD+Vehicle treated group. The results of the present study therefore provide first evidence that EMfC with the anti-obesity effects can be suppressed ER stress and ER stress-induced apoptosis in the hepatic steatosis of HFD-induced obesity model.

• 한국식품영양과학회지
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• 제39권1호
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• pp.54-63
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• 2010

Flavonoid 계열의 한 종류인 baicalin은 항염증, 항암, 항바이러스, 항세균 등의 효능을 가진다. 본 연구진은 선행연구를 통한 이전의 보고에서 baiclain이 adipogenesis pathway(지방세포 형성 경로)의 anti-adipogenic(지방세포 형성억제)과 pro-adipogenic(지방세포 형성 유도) factor들을 조절함으로써 비만 및 adipogenesis를 억제함을 밝혔다. 본 연구에서는, microarray 기술을 이용하여 3T3-L1 세포에서 baiclain이 유도하는 지방세포 형성 억제 효과에 대한 분자적 기작을 보다 상세하게 연구하고자 하였다. 지방세포의 분화 시간(0일, 2일, 4일 및 7일)과 분화 시 baicalin의 처리 유무에 따라 유전자 발현 양상을 분석하기 위해 해당 시료들을 microarray에 적용하였다. Microarray 결과로부터 2배이상의 변화가 있는 3972개의 유전자를 확보하였다. 그 유전자들의 발현 양상을 좀 더 자세히 살펴보기 위해 hierarchical clustering 분석을 진행하였고 그 결과로 20개의 cluster를 분류할 수 있었다. 그들 중 4개의 cluster는 분화의 전반적인 기간에서 baicalin의 첨가에 의해 뚜렷하게 상승(cluster 8과 cluster 10)하거나 반대로 뚜렷하게 감소(cluster 12와 cluster 14)하는 양상을 보였다. Cluster 8과 cluster 10에는 CHOP(CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein), INSIG1(insulin induced gene 1), WISP2(WNT1 inducible signaling pathway protein 2), ADM(adrenomedullin), CCND2(cyclin D2), GRN(granulin) 및 TGFB3(transforming growth factor, beta 3)과 같은 세포 증식과 지방세포 형성 억제를 상승시키는 유전자들이 다수 포함되었다. 반대로 cluster 12와 cluster 14에는 세포 증식 억제, 세포 주기 억제 및 세포 성장 억제와 연관되거나 지방세포를 유도하는 유전자인 LTA(lympotoxin A), ACADSB(acyl-Coenzyme A dehydrogenase, short/branched chain), HMGCS2(3-hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzyme A synthase 2), IGFBP7(insulin-like growth factor binding protein 7), MERTK(c-merproto-oncogene tyrosine kinase), RASSF2(ras association(RalGDS/AF-6) domain family 2), RHOU(ras homolog gene family, member U) 및 SESN1(sestrin1) 등이 포함되었다. 결론적으로 baicalin은 세포 증식 및 지방세포 형성과 연관된 유전자들을 조절함으로써 지방세포의 분화를 억제하는 것으로 사료된다. 이러한 결과는 baicalin이 유도하는 지방세포 형성 억제 및 비만 억제 효과의 분자적 기작에 대한 중요한 정보를 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제20권5호
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• pp.729-735
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• 2010

본 연구의 목적은 생약복합제제인 SH21B의 adipogenesis 억제 효능에 대한 상세한 분자적 메커니즘을 3T3-L1 지방세포를 이용하여 밝히는 데 있다. 실험에 사용된 SH21B는 7가지 생약성 천연물질인, 황금, 행인, 마황, 석창포, 포황, 원지 및 하엽으로 이루어졌다. 최근, 본 연구진에 의해 3T3-L1을 이용한 in vitro 연구와 마우스를 이용한 in vivo 연구에서 SH21B의 adipogenesis 억제효능이 밝혀진 바 있다. 본 연구에서는 3T3-L1 지방세포가 분화될 때 작용하는 다양한 지방세포형성 조절자들의 유전자 발현이 SH21B에 의해 어떻게 변하는지 살펴보고자 하였다. 실시간중합효소반응(real time PCR) 기술을 이용하여 SH21B를 처리한 지방세포와 그렇지 않은 지방세포를 비교한 결과, 최종마커인 ADIPOQ와 SLC2A4의 유전자 발현이 SH21B에 의해 급격하게 감소함을 알 수 있었다. 최종마커의 발현을 유도하는 핵심전사인자인 $PPAR{\gamma}$와 C/$EBP{\alpha}$의 유전자 발현 역시 SH21B의 처리 시 유의하게 억제되었다. 좀 더 상세한 분자적 메커니즘을 규명하기 위해, 핵심전사인자의 상위에 위치한 다양한 조절자들의 유전자 발현을 분석하였다. 그 결과, 여러 지방세포형성 유도조절자 중, Krox20과 KLF15의 유전자 발현이 SH21B 처리에 의해 유의하게 감소된 반면, C/$EBP{\beta}$와 KLF5의 유전자 발현은 SH21B 처리에 영향을 받지 않았다. 그리고 지방세포형성 억제조절자인 KLF2와 CHOP의 유전자 발현은 SH21B 처리에 의해 유의하게 증가되었다. 이러한 결과들은 SH21B의 지방세포형성 억제효능이 지방세포의 분화에 작용하는 다양한 상위조절자 중 지방세포형성 유도조절자인 Krox20과 KLF15 그리고 지방세포형성 억제조절자인 KLF2와 CHOP 등의 유전자 발현이 변화되면서 일어나는 복합적인 반응의 결과임을 제시한다.