• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.398-406
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• 2022

그람음성균의 외막은 수많은 생물물리학적 및 생화학적 과정이 작용하여 생존력을 유지하도록 설계되어 있는 세포환경의 가장 바깥 층이다. 세포공학의 발전으로 인해 박테리아의 막 환경을 변경하는 등 유전정보를 원하는 대로 조작할 수 있게 되었고 이는 박테리아를 특정 목적에 적용시킬 수 있게 하였다. 그중 기능성 분자를 박테리아 외막에 표지하는 세포 표면공학은 숙주세포가 특정 외부물질이나 자극에 반응하도록 유도하는 전략 중 하나이다. 기능성 펩타이드 또는 단백질을 세포 표면에 표지하기 위한 방법으로 막 고정 모티프를 융합한 후 세포 내에서 발현하는 방법이 일반적으로 사용되고 있지만 이는 박테리아 시스템에서 발현할 수 없는 외인성 단백질이나 크기가 큰 단백질에는 적용할 수 없다는 한계점이 있다. 박테리아 외막의 구성요소에 자연적으로 존재하는 반응성 그룹과 기능성 물질을 화학접합하는 방법도 있으나 필수 구성 요소의 비특이적 변형으로 인해 세포의 생장이 저해되는 경우가 많다. 본 연구에서는 비천연아미노산 또는 자가결합 도메인을 사용해 대장균의 세포 표면을 부위 특이적으로 형광 표지하는 두 가지의 접근법을 수행하였다. 첫 번째 접근법은 화학선택적 반응성을 지닌 비천연아미노산이 삽입된 펩타이드를 대장균 표면에 발현하여 위치 특이적으로 형광염료를 접합시키는 방법이다. 두 번째 접근법은 자가결합능력을 지닌 이종 이량체 코일-코일에서 유래된 α-나선 도메인을 대장균 외막에 발현하고 녹색 형광 단백질이 융합된 상보적인 α-나선 도메인을 막 표면에 특이적으로 고정하는 방법이다. 제시된 방법들은 위치와 시간이 제어된 방식으로 박테리아 외막에 새로운 기능을 부여하는 방법론으로서 유용하다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권1호
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• pp.97-105
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• 2023

Background: Hyperactivated airway mucosa cells overproduce mucin and cause severe breathing complications. Here, we aimed to identify the effects of saponins derived from Panax ginseng on inflammation and mucin overproduction. Methods: NCI-H292 cells were pre-incubated with 16 saponins derived from P. ginseng, and mucin overproduction was induced by treatment with phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). Mucin protein MUC5AC was quantified by enzyme-linked immunosorbent assay, and mRNA levels were analyzed using quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Moreover, we performed a transcriptome analysis of PMA-treated NCI-H292 cells in the absence or presence of Rg5, and differential gene expression was confirmed using qPCR. Phosphorylation levels of signaling molecules, and the abundance of lipid droplets, were measured by western blotting, flow cytometry, and confocal microscopy. Results: Ginsenoside Rg5 effectively reduced MUC5AC secretion and decreased MUC5AC mRNA levels. A systematic functional network analysis revealed that Rg5 upregulated cholesterol and glycerolipid metabolism, resulting in the production of lipid droplets to clear reactive oxygen species (ROS), and modulated the mitogen-activated protein kinase and nuclear factor (NF)-kB signaling pathways to regulate inflammatory responses. Rg5 induced the accumulation of lipid droplets and decreased cellular ROS levels, and N-acetyl-ⳑ-cysteine, a ROS inhibitor, reduced MUC5AC secretion via Rg5. Furthermore, Rg5 hampered the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase and p38 proteins, affecting the NF-kB signaling pathway and pro-inflammatory responses. Conclusion: Rg5 alleviated inflammatory responses by reducing mucin secretion and promoting lipid droplet-mediated ROS clearance. Therefore, Rg5 may have potential as a therapeutic agent to alleviate respiratory disorders caused by hyperactivation of mucosa cells.

• Animal Bioscience
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• 제36권8호
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• pp.1180-1189
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• 2023

Objective: Discovering the mechanism of cell specification is important to manipulate cellular lineages. To obtain lineage-specific cell lines, the target lineage needs to be promoted, and counterpart lineages should be suppressed. Embryos in the early blastocyst stage possess two different cell populations, the inner cell mass (ICM) and trophectoderm. Then, cells in the ICM segregate into epiblasts (Epi) and primitive endoderm (PrE). PrE cells in embryos show specific expression of platelet-derived growth factor (PDGF) and its receptor, PDGF receptor A (PDGFRA). In this study, we suppressed PDGF signaling using two methods (CRISPR/Cas9 injection and inhibitor treatment) to provide insight into the segregation of embryonic lineages. Methods: CRISPR/Cas9 RNAs were injected into parthenogenetically activated and in vitro fertilized embryos. The PDGF receptor inhibitor AG1296 was treated at 0, 5, 10, and 20 µM concentration. The developmental competence of the embryos and the number of cells expressing marker proteins (SOX2 for ICM and SOX17 for PrE) were measured after the treatments. The expression levels of the marker genes with the inhibitor were examined during embryo development. Results: Microinjection targeting the PDGF receptor (PDGFR) A reduced the number of SOX17-positive cell populations in a subset of day 7 blastocysts (n = 9/12). However, microinjection accompanied diminution of Epi cells in the blastocyst. The PDGF receptor inhibitor AG1296 (5 µM) suppressed SOX17-positive cells without reducing SOX2-positive cells in both parthenogenetic activated and in vitro fertilized embryos. Within the transcriptional target of PDGF signaling, the inhibitor significantly upregulated the Txnip gene in embryos. Conclusion: We identified that PDGF signaling is important to sustain the PrE population in porcine blastocysts. Additionally, treatment with inhibitors was a better method to suppress PrE cells than CRISPR/Cas9 microinjection of anti-PDGF receptor α gene, because microinjection suppressed number of Epi cells. The PDGF receptor might control the number of PrE cells by repressing the proapoptotic gene Txnip. Our results can help to isolate Epi-specific cell lines from blastocysts.

• Molecules and Cells
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• 제45권3호
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• pp.122-133
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• 2022

The aim of this study was to investigating whether lncRNA H19 promotes myocardial fibrosis by suppressing the miR-29a-3p/miR-29b-3p-VEGFA/TGF-β axis. Patients with atrial fibrillation (AF) and healthy volunteers were included in the study, and their biochemical parameters were collected. In addition, pcDNA3.1-H19, si-H19, and miR-29a/b-3p mimic/inhibitor were transfected into cardiac fibroblasts (CFs), and proliferation of CFs was detected by MTT assay. Expression of H19 and miR-29a/b-3p were detected using real-time quantitative polymerase chain reaction, and expression of α-smooth muscle actin (α-SMA), collagen I, collagen II, matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), and elastin were measured by western blot analysis. The dual luciferase reporter gene assay was carried out to detect the sponging relationship between H19 and miR-29a/b-3p in CFs. Compared with healthy volunteers, the level of plasma H19 was significantly elevated in patients with AF, while miR-29a-3p and miR-29b-3p were markedly depressed (P < 0.05). Serum expression of lncRNA H19 was negatively correlated with the expression of miR-29a-3p and miR-29b-3p among patients with AF (r_s = -0.337, r_s = -0.236). Moreover, up-regulation of H19 expression and down-regulation of miR-29a/b-3p expression facilitated proliferation and synthesis of extracellular matrix (ECM)-related proteins. SB431542 and si-VEGFA are able to reverse the promotion of miR-29a/b-3p on proliferation of CFs and ECM-related protein synthesis. The findings of the present study suggest that H19 promoted CF proliferation and collagen synthesis by suppressing the miR-29a-3p/miR-29b-3p-VEGFA/TGF-β axis, and provide support for a potential new direction for the treatment of AF.

• 생명과학회지
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• 제33권11호
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• pp.851-858
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• 2023

Unique cartilage matrix-associated protein (UCMA)은 γ-카르복실화(Gla) 잔기가 풍부한 간외 비타민 K 의존 단백질이다. UCMA는 조골세포 분화를 촉진하고 뼈 형성을 강화한다고 보고되고 있지만 고혈당 스트레스 하에서 조골세포에 미치는 영향에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 고혈당 조건하에서의 MC3T3-E1 조골세포에서 UCMA 효과를 조사하기 위해 MC3T3-E1 조골세포를 높은 포도당에 노출한 후 재조합 UCMA 단백질을 처리하였다. MC3T3-E1 세포에서 활성 산소종(ROS)의 생성은 고혈당 조건하에서 증가했으나 UCMA 단백질 처리 후 감소했음을 CellROX 및 MitoSOX 염색으로 확인하였다. 또한 고혈당 조건에서 UCMA 단백질을 함께 처리한 MC3T3-E1 세포에서 정량적 중합효소 연쇄반응 결과, 항산화 유전자인 nuclear factor erythroid 2-related factor 2 와 superoxide dismutase 1 발현이 증가하였다. 동일 조건하에서 UCMA 단백질 처리에 의해 heme oxygenase-1 발현 감소와 함께 세포질에서 핵으로의 전위가 감소되었고, 미토콘드리아 분열에 관여하는 dynamin-related protein 1 발현이 증가하였으며, AKT 신호 활성은 억제되었다. 종합적으로 UCMA는 고혈당에 노출된 조골세포에서 ROS 생성을 완화하고, 항산화 유전자 발현을 증가시키고, 미토콘드리아 역학에 영향을 미치며, AKT 신호를 조절하는 것으로 보인다. 본 연구는 UCMA의 세포 메커니즘에 대한 이해를 돕고, 대사 장애 관련한 골 합병증에 대한 새로운 치료제로서의 잠재적 사용 가능성을 제시하고 있다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2023년도 임시총회 및 춘계학술대회
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• pp.51-51
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• 2023

The world-wide rate of obesity is increasing continuously, representing a serious medical threat since it is associated with a variety of diseases including type 2 diabetes, cardiovascular disease, and numerous cancers. Sophora japonicais used as a traditional herb for medicinal purposes in eastern Asia. However, the anti-obesity effects of S. japonicafruit have not been explored. The aim of this study is to investigate the inhibition of adipocyte differentiation and adipogenesis by an ethanol extract of S. japonicafruit (EESF) in 3T3-L1 pre-adipocytes. Our results demonstrate that EESF suppressed the terminal differentiation of 3T3-L1 pre-adipocytes in a dose-dependent manner, as confirmed by a decrease in lipid droplet number and lipid content through Oil Red O staining. EESF significantly reduced the accumulation of cellular triglyceride, which was associated with a significant inhibition of the levels of pro-adipogenic transcription factors, including PPARγ, C/EBPα and C/EBPβ. In addition, EESF potentially down regulated the expression levels of adipocyte-specific proteins, including aP2 and leptin. In particular, EESF treatment effectively enhanced the activation of the AMPK signaling pathway; however, the co-treatment with compound C, an inhibitor of AMPK, significantly restored the EESF-induced inhibition of pro-adipogenic transcription factors and adipocyte-specific genes. These results indicate that EESF may exert an anti-obesity effect by controlling the AMPK signaling pathway, suggesting that the fruit extract of S. japonica may be a potential anti-obesity agent.

• 한국가금학회지
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• 제50권4호
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• pp.283-291
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• 2023

지방산 결합 단백질(FABP)은 LCFA 수송, 지질 합성, 저장을 용이하게 하고, 염증을 포함한 다양한 경로에 영향을 미치는 신호 분자로 작용한다. 특히 FABP4는 혈관 및 심장관련 질환과 관련이 있으며, 대식세포 매개 염증 반응에서 역할을 한다. 이전의 연구들은 FABP4를 지방 생성을 위한 대표적인 바이오 마커일 뿐만 아니라, 면역 반응과도 상관관계가 있는 것으로 확인하였다. 본 연구는 톨-유사 수용체 3(TLR3) 활성화에 의한 닭 FABP4(chFABP4) 유전자의조절을 조사하고 chFABP4 전사 조절에 관여하는 신호 경로를 결정하는 것을 목표로 한다. 우리는 TLR3 자극 DF-1 세포에서 chFABP4의 전사 조절을 분석하였다. 결과는 TLR3 리간드인 폴리이노신-폴리시티딜산(PIC)으로 자극 시 chFABP4가 상향 조절되었음을 보여주었다. 특히 chFABP4 전사는 NF-κB 신호 경로에서 독립적으로 조절되었다. p38 억제에서 상향 조절되어 p38 신호 경로가 TLR3 활성화 DF-1 세포 내에서 chFABP4 전사를 억제할 수 있음을 보여주었다. 이와는 대조적으로, JNK 신호 경로 억제에서는 chFABP4 발현이 하향 조절되었으며, 이는 대식세포의 연구 결과와 일치하며, TLR3 활성화에 반응하여 DF-1 세포에서 chFABP4 전사를 위한 JNK 신호 전달 경로의 긍정적인 조절을 시사한다. MEK 경로 억제는 NF-κB 신호 전달과 유사한 조절을 초래하였다. 이러한 결과는 각 MAPK가 TLR3 활성화에 반응하여 DF-1 세포에서 chFABP4의 전사 조절에 차별적으로 기여함을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제34권5호
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• pp.287-295
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• 2024

간세포암종은 전 세계적으로 암 관련 사망의 두 번째 주요 원인으로 새로운 치료 전략을 필요로 한다. 간세포암종 환자를 치료에 사용되는 화학요법제는 독성이 있고 심각한 부작용이 있는 것으로 알려졌다. 본 연구는 건강한 간세포에서 세포독성을 일으키지 않으면서 종양세포를 표적으로 하는 부작용을 감소시키는 항암제의 효능을 조사하였다. Berberine은 이소퀴놀린 알칼로이드의 식물 유래 화합물로 다양한 약리학적 특성으로 인해 암 치료의 잠재적 후보군으로 보고되고 있다. 간암 세포 생존율에 대한 berberine의 효과는 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide 분석을 사용하여 측정하였다. HCC 증식은 콜로니 형성 분석을 통해 실시하였다. 세포이동에 대한 berberine의 효과는 상처 치유 분석으로 실시하였다. Berberine은 HepG2 세포와 같은 간암 세포의 증식과 콜로니 형성 및 세포이동을 억제하였다. Berberine 처리는 Beclin-1 및 LC3-II 등의 자가포식 관련 유전자 발현과 단백질 발현을 증가시켰으며, Caspase-3 및 Caspase-9등의 세포자멸사의 mRNA 발현 및 활성을 증가시켰다. 또한, 세포유래 이종이식 동물실험에서 berberine 처리에 따른 종양의 크기와 무게가 감소함을 확인하였다. 본 연구 결과는 간세포암에 대한 베르베린의 효능을 조명하여 표적 및 맞춤형 치료의 기회를 제시할 수 있음을 시사한다.

• IMMUNE NETWORK
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• 제23권4호
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• pp.33.1-33.13
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• 2023

Vaccination against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been acknowledged as an effective mean of preventing infection and hospitalization. However, the emergence of highly transmissible SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) has led to substantial increase in infections among children and adolescents. Vaccine-induced immunity and longevity have not been well defined in this population. Therefore, we aimed to analyze humoral and cellular immune responses against ancestral and SARS-CoV-2 variants after two shots of the BNT162b2 vaccine in healthy adolescents. Although vaccination induced a robust increase of spike-specific binding Abs and neutralizing Abs against the ancestral and SARS-CoV-2 variants, the neutralizing activity against the Omicron variant was significantly low. On the contrary, vaccine-induced memory CD4⁺ T cells exhibited substantial responses against both ancestral and Omicron spike proteins. Notably, CD4⁺ T cell responses against both ancestral and Omicron strains were preserved at 3 months after two shots of the BNT162b2 vaccine without waning. Polyfunctionality of vaccine-induced memory T cells was also preserved in response to Omicron spike protein. The present findings characterize the protective immunity of vaccination for adolescents in the era of continuous emergence of variants/subvariants.

• 생명과학회지
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• 제34권1호
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• pp.9-17
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• 2024

제 2형 당뇨병에서 나타나는 인슐린 분비 감소는 베타세포의 자가사멸에 의한 베타세포질량의 급격한 감소로 인한 것으로 보고되고 있으며, 베타세포의 자가사멸을 촉진하는 요인으로 고혈당에 의한 당독성 및 활성산소종들의 증강에 의한 산화스트레스 등이다. Ferulic acid는 항산화, 항염, 항암 등 다양한 생리활성을 나타내며, 본 연구에서는 고혈당으로 유도된 세포 당독성 개선 효과와 그 기전을 INS-1 췌장 베타세포에서 규명하고자 하였다. Ferulic acid는 고농도 포도당 처리된 INS-1 췌장 베타 세포에서 세포 생존율을 증가시키고, 지질과산화물, 세포 내 ROS 및 NO 수준을 감소시켰다. 세포사멸 관련 인자의 유전자 발현결과 pro-세포자가사멸 인자인 bax, cytochrome c, caspase-3 및 caspase-9의 단백질 발현을 유의적으로 감소시켰고, anti-세포자가사멸 인자인 bcl-2 발현을 증가시켰다. Ferulic acid는 annexin V/I propidium iodide 분석을 통하여 고농도 포도당으로 유도된 세포 사멸을 감소시키고, INS-1 췌장 베타세포에서의 인슐린 분비능을 증가시키는 것으로 사료된다. 따라서ferulic acid는 고농도 포도당으로 손상된 INS-1 췌장 베타세포의 보호효과를 나타낸다.