• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권3호
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• pp.243-249
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• 2023

We recently found that the insect-derived antimicrobial peptide CopA3 (LLCIALRKK) directly binds to and inhibits the proteolytic activation of caspases, which play essential roles in apoptotic processes. However, the mechanism of CopA3 binding to caspases remained unknown. Here, using recombinant GST-caspase-3 and -6 proteins, we investigated the mechanism by which CopA3 binds to caspases. We showed that replacement of cysteine in CopA3 with alanine caused a marked loss in its binding activity towards caspase-3 and -6. Exposure to DTT, a reducing agent, also diminished their interaction, suggesting that this cysteine plays an essential role in caspase binding. Experiments using deletion mutants of CopA3 showed that the last N-terminal leucine residue of CopA3 peptide is required for binding of CopA3 to caspases, and that C-terminal lysine and arginine residues also contribute to their interaction. These conclusions are supported by binding experiments employing direct addition of CopA3 deletion mutants to human colonocyte (HT29) extracts containing endogenous caspase-3 and -6 proteins. In summary, binding of CopA3 to caspases is dependent on a cysteine in the intermediate region of the CopA3 peptide and a leucine in the N-terminal region, but that both an arginine and two adjacent lysines in the C-terminal region of CopA3 also contribute. Collectively, these results provide insight into the interaction mechanism and the high selectivity of CopA3 for caspases.

• 생명과학회지
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• 제19권2호
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• pp.249-255
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• 2009

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.

• 대한한방내과학회지
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• 제33권4호
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• pp.587-598
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• 2012

Objectives : This study was performed to elucidate the pro-apoptotic effect of Artemisiae capillaris herba extracted with ethanol on biliary tract cancer cells. Materials and Methods : The biliary tract cancer cell line SNU-1196 was used in this study. Cells were treated with different concentrations of Artemisiae capillaris herba for 24, 48 and 72 hours. After the treatment, cell viability, apoptosis, caspase activities and the mRNA expressions of the Bcl-2, Bax, P53, and P21 were measured by using MTT assay, cell cycle analysis, apoptosis assay, and RT-PCR. The cell cycle analysis was done by flow cytometry and apoptosis assay by cell death detection ELISA kit. Results : Artemisiae capillaris herba inhibited proliferation of SNU-1196 in long-time culture group with dose-dependent manner. All cells treated with Artemisiae capillaris herba showed increased apoptosis with dose- and time-dependent manner. Exposure of SNU-1196 to Artemisiae capillaris herba induced caspase-3 activation. However, apeoptosis was blocked when SNU-1196 was treated together with the pan-caspase inhibitor Z-VAD-FMK and the caspase-3 inhibitor Z-DEVE-FMK. After the treatment of Artemisiae capillaris herba, the mRNA expressions of caspase -3, -8, -9, p53, and p21 was increased in all cells. Artemisiae capillaris herba resulted in a significant decrease in Bcl-2 and an increase in Bax mRNA levels. Conclusions : These results suggest that Artemisiae capillaris herba would be beneficial in the treatment of biliary tract cancer.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제71권2호
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• pp.88-96
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• 2011

Background: It is known that cigarette smoke (CS) causes cell death. Apoptotic cell death is involved in the pathogenesis of CS-related lung diseases. Some members of the protein kinase C (PKC) family have roles in cigarette smoke extract (CSE)-induced apoptosis. This study was conducted to investigate the role of PKC epsilon in CSE-induced apoptosis in human lung fibroblast cell line, MRC-5. Methods: Lactate dehydrogenase release was measured using a cytotoxicity detection kit. The MTT assay was used to measure cell viability. Western immunoblot, Hoechst 33342 staining and flow cytometry were used to demonstrate the effect of $PKC{\varepsilon}$. Caspase-3 and caspase-8 activities were determined using a colorimetric assay. To examine $PKC{\varepsilon}$ activation, Western blotting was performed using both fractions of membrane and cytosol. Results: We showed that CSE activated $PKC{\varepsilon}$ by demonstrating increased expression of $PKC{\varepsilon}$ in the plasma membrane fraction. Pre-treatment of $PKC{\varepsilon}$ peptide inhibitor attenuated CSE-induced apoptotic cell death, as demonstrated by the MTT assay (13.03% of control, 85.66% of CSE-treatment, and 53.73% of $PKC{\varepsilon}$ peptide inhibitor-pre-treatment, respectively), Hoechst 33342 staining, and flow cytometry (85.64% of CSE-treatment, 53.73% of $PKC{\varepsilon}$ peptide inhibitor-pre-treatment). Pre-treatment of $PKC{\varepsilon}$ peptide inhibitor reduced caspase-3 expression and attenuated caspase-3, caspase-8 activity compared with CSE treatment alone. Conclusion: $PKC{\varepsilon}$ seem to have pro-apoptotic function and exerts its function through the extrinsic apoptotic pathway in CSE-exposed MRC-5 cells. This study suggests that $PKC{\varepsilon}$ inhibition may be a therapeutic strategy in CS-related lung disease such as chronic obstructive pulmonary disease.

• 생명과학회지
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• 제29권3호
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• pp.318-324
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• 2019

두경부암은 전세계에서 발병률이 여섯 번째로 높은 암으로 그동안 수술적 치료를 선호하였으나 광범위한 절제에 따른 기능적 장애로 인해 항암치료에 대한 관심이 높아지고 있다. 두경부암에서 cisplatin이 가장 많이 사용되는 항암제이나 cisplatin 내성이 문제가 되고 있다. 따라서 부작용은 줄이고, 약제내성 기전에 대해 이해하여 암세포의 사멸은 증대시키는 새로운 항암제의 개발이 필요하다. Survivin은 inhibitor of apoptosis proteins (IAPs) family 중 하나로 두경부암에서 과발현되어 있다. YM155는 survivin을 억제하는 분자로 본 연구를 통해 YM155의 처리 후 두경부 암세포의 세포자멸사가 유도되며, 뇌암 세포와 신장암 세포에서도 세포자멸사가 유도됨을 확인할 수 있었다. 반면에 정상세포인 mesangial cells에는 YM155가 세포자멸사에 영향을 주지 않았다. YM155는 caspase의 활성화를 통해 세포자멸사를 촉진하며, anti-apoptotic protein인 c-FLIP, Mcl-1, survivin의 발현을 저해하는 것으로 확인되었다. YM155는 두경부 뿐만 아니라 다른 장기의 악성종양 치료법의 개발에 활용 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제33권3호
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• pp.169-183
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• 2003

교정력에 의한 치아 이동은 기계적인 힘에 의하여 압박측에는 다양한 구조를 가진 치주 조직에 혈류의 변화가 생기며 국소적으로 산소 장력에도 변화가 생겨 저산소 상태 가 유발됨은 이미 확인한 바 있다. 본 연구는 치아 주위 골격을 형성하는 조골세포를 대상으로 교정적 치아 이동과 유사한 시험관내 조건을 설정하여 저산소 상태 시 유발되는 조골세포 고사조절 기전을 규명하고자 시행하였다. 생리적인 저산소증의 실험조건으로 $2\%$ 산소상태를 설정하여 저산소 하에서 세포가 고사(apoptosis) 됨을 확인하였고, stress유발 시 많은 관련을 가진 것으로 알려진 p-38 MAPK의 활성을 관찰하였다. 또한 p-38 MAPK의 억제제인 SB203580의 전처치로 인하여 세포의 죽음이 억제됨을 확인하였고, 저산소 상태 시 활성형태로 분절되는 caspase-3, -6및 9등의 세포고사관련 효소들의 활성 형태로의 분절이 억제됨을 확인하였으며 이러한 caspase의 기질인 Lamin-A등의 분절 또한 억제됨을 밝혔다. 또한 마이토콘드리아 내의 cytochrome c의 세포질내로의 이동 또한 조절됨을 확인함으로써 p-38 MAPK의 조절단계를 시사하여 주고 있다. 본 연구로 치아 이동 시 유발되는 저산소 상태 하에서 발생하는 조골세포의 고사 조절에 p-38 MAPK가 관여함을 확인하였다.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제52권4호
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• pp.355-365
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• 2014

The enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica is the causative agent of human amebiasis. During infection, adherence of E. histolytica through Gal/GalNAc lectin on the surface of the amoeba can induce caspase-3-dependent or -independent host cell death. Phosphorylinositol 3-kinase (PI3K) and protein kinase C (PKC) in E. histolytica play an important function in the adhesion, killing, or phagocytosis of target cells. In this study, we examined the role of amoebic PI3K and PKC in amoeba-induced apoptotic cell death in Jurkat T cells. When Jurkat T cells were incubated with E. histolytica trophozoites, phosphatidylserine (PS) externalization and DNA fragmentation in Jurkat cells were markedly increased compared to those of cells incubated with medium alone. However, when amoebae were pretreated with a PI3K inhibitor, wortmannin before being incubated with E. histolytica, E. histolytica-induced PS externalization and DNA fragmentation in Jurkat cells were significantly reduced compared to results for amoebae pretreated with DMSO. In addition, pretreatment of amoebae with a PKC inhibitor, staurosporine strongly inhibited Jurkat T cell death. However, E. histolytica-induced cleavage of caspase-3, -6, and -7 were not inhibited by pretreatment of amoebae with wortmannin or staurosporin. In addition, we found that amoebic PI3K and PKC have an important role on amoeba adhesion to host compartment. These results suggest that amebic PI3K and PKC activation may play an important role in caspase-independent cell death in Entamoeba-induced apoptosis.

• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1268-1276
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• 2018

Cytidine analog decitabine (DEC)은 핵산 합성의 억제제로서 골수이형성 증후군 및 급성 골수성 백혈병 치료제로 사용되고 있다. 산화질소 합성에서 번역 단계를 억제하는 것으로 알려진 ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC)는 $NF-{\kappa}B$의 대표적인 억제제이다. 본 연구에서는 인체 위암 AGS 세포를 대상으로 DEC와 PDTC의 병용 처리에 따른 세포증식 억제 기전을 조사하였다. 본 연구의 결과에 따르면 PDTC에 의한 AGS 세포의 증식 억제 효과는 DEC에 의해 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 이는 G2/M기의 세포주기 정지 및 apoptosis 유도와 관련이 있었다. PDTC와 DEC의 병용 처리에 의한 세포 사멸의 유도는 DNA 손상 유도와 관련이 있음을 H2AX의 인산화 증가로 확인하였다. 아울러 PDTC와 DEC의 병용 처리는 미토콘드리아 막 전위의 파괴를 유도하고, 세포 내 활성산소종(ROS)의 생성과 Bax의 발현을 향상시키고, Bcl-2 발현을 감소시켰으며 미토콘드리아에서 세포질로의 cytochrome c 유출을 증가시켰다. 또한 PDTC과 DEC의 병용 처리는 외인성 및 내인성 apoptosis 개시 caspase에 해당하는 caspase-8과 caspase-9의 활성뿐만 아니라 caspase-3의 활성화와 PARP 단백질의 분해를 유도하였다. 결론적으로 본 연구의 결과는 PDTC와 DEC의 병용 처리가 DNA 손상을 유발하고, ROS 증가와 연계된 외인성 및 내인성 apoptosis 사멸 경로를 활성화시킴으로써 AGS 세포의 증식을 억제하였음을 의미한다.

• 생명과학회지
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• 제23권9호
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• pp.1118-1125
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• 2013

감귤류에 많이 함유되어 있는 naringenin은 항암화학요법제로서 중요한 가능성을 가지고 있으나 항암활성에 대한 분자생물학적 기전에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 인체 혈구암세포인 U937 세포에서 naringenin이 유발하는 항암효과 및 항암기전을 조사하였다. Naringenin 처리에 의한 U937 세포의 증식억제는 apoptosis 유발과 연관성이 있었으며, 이러한 현상은 caspases 활성화와 밀접한 관련이 있었다. 그러나 pan-caspase inhibitor인 z-VAD-fmk의 선처리에 의하여 U937 세포에서 naringenin이 유발하는 apoptosis가 억제되는 것으로 나타났으므로 caspases가 apoptosis 유발의 중요한 조절자라는 것을 알 수 있었다. 또한 U937 세포에 naringenin을 처리하였을 경우 pro-apoptotic Bcl-2 및 anti-apoptotic Bax의 발현에는 아무런 변화가 나타나지는 않았지만 Bcl-2가 과발현된 U937/Bcl-2 세포에서 naringenin에 의한 apoptosis가 억제되었다. 하지만 small-molecule Bcl-2 inhibitor인 HA14-1 및 naringenin을 같이 처리하였을 경우에는 XIAP 발현감소, Bid 단편화 및 caspase-3 활성화를 통하여 다시 apoptosis가 유발되었다. 따라서 HA14-1 및 naringenin에 의한 apoptosis 상승효과는 death receptor-mediated apoptosis pathway를 경유한다는 것을 제시하는 결과이다.

• 생명과학회지
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• 제18권6호
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• pp.804-813
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• 2008

본 연구에서는 전통 민간의학에서 많이 사용되는 동충하초(C. militaris)의 항암 작용에 관한 근거 자료의 제시를 위하여 동충하초 열수 추출물(WECM)의 항암 기전 해석을 시도하였다. 이를 위하여 HepG2 인체 간암세포를 사용하였으며, WECM의 처리에 의하여 HepG2 세포의 증식은 처리 농도의 증가에 따라 매우 억제되었다. WECM 처리에 의한 HepG2 세포의 증식 억제는 암세포의 심한 형태적 변형을 수반하였고, 이는 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 DAPI 염색을 통한 apoptotic body 출현의 증가 및 flow cytometry 분석에 의한 sub-G1 기에 속하는 세포 빈도의 증가로 확인하였다. WECM 처리에 의한 HepG2 세포의 증식 억제는 또한 종양 억제 유전자 p53 및 CDKI p21의 발현 증가와도 연관성이 있음을 알 수 있었다. WECM 처리에 의한 apopotosis 유도에서 pro-apoptotic 인자인 Bax의 발현이 전사 및 번역 수준에서 매우 증가하였으며, caspase-3의 활성이 매우 높게 증가되었다. 특히 caspase-3 특이적 억제제인 z-DEVD-fmk로 caspase-3의 활성을 인위적으로 차단시켰을 경우, WECM에 의한 HepG2 세포의 apoptosis 유발에 caspase-3이 중심적인 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 WECM의 생화학적 항암기전 해석을 이해하고 향후 수행될 추가 실험을 위한 기초 자료로서 그 가치가 매우 높은 것으로 생각된다.