• Molecules and Cells
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• 제40권12호
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• pp.966-975
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• 2017

Excessive salt disrupts intracellular ion homeostasis and inhibits plant growth, which poses a serious threat to global food security. Plants have adapted various strategies to survive in unfavorable saline soil conditions. Here, we show that humic acid (HA) is a good soil amendment that can be used to help overcome salinity stress because it markedly reduces the adverse effects of salinity on Arabidopsis thaliana seedlings. To identify the molecular mechanisms of HA-induced salt stress tolerance in Arabidopsis, we examined possible roles of a sodium influx transporter HIGH-AFFINITY $K^+$ TRANSPORTER 1 (HKT1). Salt-induced root growth inhibition in HKT1 overexpressor transgenic plants (HKT1-OX) was rescued by application of HA, but not in wild-type and other plants. Moreover, salt-induced degradation of HKT1 protein was blocked by HA treatment. In addition, the application of HA to HKT1-OX seedlings led to increased distribution of $Na^+$ in roots up to the elongation zone and caused the reabsorption of $Na^+$ by xylem and parenchyma cells. Both the influx of the secondary messenger calcium and its cytosolic release appear to function in the destabilization of HKT1 protein under salt stress. Taken together, these results suggest that HA could be applied to the field to enhance plant growth and salt stress tolerance via post-transcriptional control of the HKT1 transporter gene under saline conditions.

• 대한약리학회지
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• 제28권1호
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• pp.91-102
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• 1992

칼슘을 함유하는 반응액에서 arachidonic acid는 뚜렷하게 superoxide와 $H_2O_2$의 생성을 자극하였고 NADPH oxidase를 활성화하였다. 칼슘이 없는 반응액에서 NADPH oxidase에 대한 arachidonic acid의 자극 작용은 나타나지 않았다. Arachidonic acid에 의하여 자극된 respiratory burst는 EGTA, TMB-8, verapamil, diltiazem, nifedipine, dibucaine, lidocaine, CCCP, 2,4-dinitrophenol, sodium arsenate, chlorpromazine, theophylline, $HgCl_2$, PCMB와 PCMBSA에 의하여 억제되었으나, tetrodotoxin, tetraethyl ammonium chloride와 procaine의 영향은 받지 않았다. EGTA는 거의 완전히 arachidonic acid에 의한 ${\beta}-glucuronidase$의 유리를 억제하였으며, verapamil, CCCP와 theophylline은 약간 억제하였으나, 이에 반하여 dibucaine은 유의한 효과를 나타내지 않았다. Arachidonic acid는 중성호성 백혈구로 부터 칼슘을 유리시켰으며, 이는 TMB-8에 의하여 감소되었다. Arachidonic acid에 의한 세포내 유리 칼슘 농도의 상승은 EGTA와 CCCP에 의하여 억제되었고 TMB-8에 의하여 약간 억제되었다. Arachidonic acid와 verapamil 또는 arachidonic acid와 dibucaine의 동시 첨가에 의하여 상승된 세포내 유리 칼슘 농도의 양은 arachidonic acid 단독에 의한 것보다 현저하였다. 이상의 결과로 부터 다양한 생화학적 변화가 arachidonic acid에 의하여 활성화된 중성호성 백혈구의 기능 표현에 관여할 것으로 시사된다. Arachidonic acid는 세포내 칼슘 저장고로부터 칼슘유리를 자극하여 세포내 유리 칼슘 농도를 상승시킬 것으로 추정된다. 중성호성 백혈구의 활성화증에 칼슘 유입과 유출은 동시에 이루어질 것으로 추정된다.

• Toxicological Research
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• 제22권1호
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• pp.23-30
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• 2006

Among poly aromatic hydrocarbons, dioxin and PCBs are the most controversial environmental pollutants in our modern life. These pollutants are known as human carcinogens, and liver is the most sensitive target in animal cancer models. Specific aims of the study were focused on the mechanism of carcinogenesis in hepatocytes and the structure-activity relation among these diverse environmental chemicals. Because key mechanisms of dioxin-induced carcinogenesis in human epithelial cell model are the alteration of signal transduction pathway and PKC isoforms, the alteration of the signal transduction pathways and other factors associated with carcinogenesis were studied. Rat hepatocytes cultured under the sandwich protocols were exposed with the various concentration of dioxins and PCBs, and signal transduction pathway, protein kinase C isoforms, oxidant stress, and apoptotic nuclei were evaluated. Since it is important to understand the structure-activity relation among these chemicals to properly assess the carcinogenic potentials, the study analyzed the parameters associated with carcinogenic processes, based on their structural characteristics. In addition, signal transduction pathways and PKC isoforms involved in inhibition of UV-induced apoptosis were also analyzed to elaborate the tumor promotion mechanism of these chemicals. Induction of apoptosis by UV irradiation was optimal at $60\;J/m^2$ in primary hepatocyte in culture. Compared to non coplanar PCBs such as PCB 114 and PCB 153, coplanar PCBs such as PCB 77 and PCB126 showed a stronger inhibition of apoptosis induced by UV irradiation. Production of reactive oxygen species (ROS) was more stimulated by non-coplanar PCBs than coplanar PCBs with the most potent induction of ROS by chlorinated non-coplanar PCB. As compared to the level of induction by PCB126, non-coplanar PCB153 showed a higher increase of intracellular concentrations. Besides the alteration of intracellular calcium concentration, translocation of PKC from cytosolic fraction to membrane fraction was clearly observed upon the exposure of non-coplanar PCB. Taken together, the present study demonstrated that there is a potent structure-activity relationship among PCB congeners and the mechanism of PAH-induced carcinogenesis is structure-specific. The study suggested that more diverse pathways of PAH-induced carcinogenesis should be taken into account beyond the boundary of Ah receptor dogma to assess the health impact of PAH with more accuracy.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권3호
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• pp.349-360
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• 2024

Oxidative stress contributes to the onset of chronic diseases in various organs, including muscles. Morroniside, a type of iridoid glycoside contained in Cornus officinalis, is reported to have advantages as a natural compound that prevents various diseases. However, the question of whether this phytochemical exerts any inhibitory effect against oxidative stress in muscle cells has not been well reported. Therefore, the current study aimed to evaluate whether morroniside can protect against oxidative damage induced by hydrogen peroxide (H₂O₂) in murine C2C12 myoblasts. Our results demonstrate that morroniside pretreatment was able to inhibit cytotoxicity while suppressing H₂O₂-induced DNA damage and apoptosis. Morroniside also significantly improved the antioxidant capacity in H₂O₂-challenged C2C12 cells by blocking the production of cellular reactive oxygen species and mitochondrial superoxide and increasing glutathione production. In addition, H₂O₂-induced mitochondrial damage and endoplasmic reticulum (ER) stress were effectively attenuated by morroniside pretreatment, inhibiting cytoplasmic leakage of cytochrome c and expression of ER stress-related proteins. Furthermore, morroniside neutralized H₂O₂-mediated calcium (Ca²⁺) overload in mitochondria and mitigated the expression of calpains, cytosolic Ca²⁺-dependent proteases. Collectively, these findings demonstrate that morroniside protected against mitochondrial impairment and Ca²⁺-mediated ER stress by minimizing oxidative stress, thereby inhibiting H₂O₂-induced cytotoxicity in C2C12 myoblasts.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제23권4호
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• pp.295-305
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• 2001

구강은 흡연이나 음주와 같은 화학적 발암물질이 쉽게 접촉할 수 있는 화학적 발암물질의 표적장기이며 구강암을 포함한 대부분의 암 발생의 근원이 되는 세포는 상피세포이다. 따라서 본 연구는 인체상피세포를 화학적 발암물질인 MNING에 노출시켜 발암화를 유도하고 이에 따른 작용 기전을 분석함으로써 구강암과 같은 상피세포 기원의 종양 발생기전을 이해하는 데 기여하고자 하였다. 인체 상피세포에 $0.001{\mu}g/ml$에서 $1{\mu}g/ml$ 용량의 MNNG를 투여한 결과 용량 의존적인 세포발암성을 나타내었으며 $0.01{\mu}g/ml$ 투여군이 가장 높은 암세포의 지표를 보였다. MNNG투여후 TPA를 처리한 결과 발암세포의 지표인 saturation density, soft agar colony formation, cell aggregation 등에서 MNNG의 단독 투여시보다 높은 발암성을 나타내었으며 최초의 foci출현시기도 단축되었다. 이와같은 결과는 Phorbol ester binding assay에서도 나타나 세포 발암화 촉진에 PKC활성이 관여함을 추정할 수 있다. PKC translocation 현상은 세포외 칼슘이 있을 경우에만 나타나 MNNG에 의한 PKC활성에 classical PKC가 관여함을 추정할 수 있었다. MNNG에 대한 초기반응으로 cPKC의 경우 $PKC-{\alpha}$와 $PKC-{\gamma}$가 고농도에서 활성의 증가를 보였으며 nPKC의 경우 $PKC-{\varepsilon}$가 뚜렷한 활성을 보여 이들 isoform이 MNNG에 의한 발암화 초기단계에 관여함을 암시하였다. 반면 aPKC는 어느 형태도 MNNG에 반응하지 않아 화학적 발암화 과정에 isoform의 특이성이 존재함을 입증하였다. MNNG에 의해 발암화 특성을 나타낸 세포는 $PKC-{\alpha}$ 및 $PKC-{\gamma}$의 지속적인 활성증가를 나타내어 발암의 초기단계부터 지속적이 활성을 유지하고 있는 isoform으로 추정된다. 본 연구결과 인체상피 세포의 모든 PKC isoform에 대한 발현을 분석하고 화학적 발암화에 관여하는 isoform을 선별해냄으로써 특정한 inhibitor 등을 상요한 발암화 억제제의 개발에 필요한 기초자료를 제공하였을 뿐만 아니라 구강암과 같은 상피세포 기원의 암발생 기전을 이해하는 데 기여할 것으로 사료된다.

• 대한약리학회지
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• 제27권1호
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• pp.45-52
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• 1991

GS354와 GS389의 세포내 칼슘{$[Ca^{2+}]_{1}:$ Fura-2의 형광으로 측정}과 근장력 변화에 대하여 백서의 흉부동맥을 사용하여 검토하였다. GS354와 GS389 모두 고농도의 포타슘과 노어에피네프린에 의한 수축을 억제시켰다. GS354의 헐관이완은 $[Ca^{2+}]_{1}$의 감소가 동반되었고 고농도의 포타슘에 의한 $[Ca^{2+}]_{1}$증가억제 현상도 칼슘통로 활성제인 Bay K8644에 의하여 길항되었다. 그러나 혈관이완 작용은 Bay K8644에 의해 억제 되지 않았다. 이러한 사실은 GS354는 칼슘통로를 차단하여 $[Ca^{2+}]_{1}$을 감소시키며 또한 수축기구에 대한 칼슘의 감수성을 낮추는 것을 암시하는 결과이다. 한편 GS389는 세포내 형광성을 증가시켰으나 이것은 Fura-2에 의한 형광이 아니라 내인성 피리딘 뉴클레오타이드에 의한 것으로서 나타났다. 이것은 미토콘드리아 기능을 억제하는 것을 의미하며 이러한 현상때문에 GS389에 대한 $[Ca^{2+}]_{1}$의 측정이 곤란하였으나 계속하여 Bay K8644를 첨가하여 본 결과 형광은 더욱 증가 되었으나 혈관이완은 역전되지 않았다. 이러한 사실은 GS389가 칼슘통로를 억제하며 아울러 수축기구에 대한 칼슘의 감수성을 낮추는 것을 암시하는 결과로 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권2호
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• pp.169-175
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• 2011

칼슘은 동물과 마찬가지로 식물에서도 다양한 신호를 전달하는 2차 매개체로 잘 알려져 있다. 특히, 세포사멸 현상을 유도하는 신호전달에 칼슘의 관여는 잘 보고되어 있다. 최근 발표된 논문에서 액포막에 존재하는 $Ca^{2+}$-ATPases(ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이된 식물체의 잎에서 세포사멸 표현형을 관찰했으며, 이러한 세포사멸 현상이 salicylic acid (SA)에 의존적이라고 보고했다. 또한 앞선 연구들에서 vacuolar processing enzymes (VPEs)이 생물학적 또는 비생물학적 스트레스에 의해서 유발되는 SA에 의해서 활성화 된다고 보고하였다. 본 연구에서는 액포막 $Ca^{2+}$-ATPases (ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이 된 식물체에서 VPEs의 유전자 발현이 상당히 증가되어 있고 효소 활성도 증가됨을 확인했다. 이 결과를 바탕으로, aca4/aca11/avpe와 aca4/aca11/${\gamma}$vpe 그리고, aca4/aca11/avpe/${\gamma}$vpe의 삼중과 사중 돌연변이체를 구축했다. 이들과 aca4/aca11의 이중 돌연변이체의 세포사멸 표현형을 비교 관찰한 결과, 삼중과 사중 돌연변이에서 세포사멸 현상이 일정기간 억제되는 것을 관찰했다. 또한, 삼중과 사중의 돌연변이체에서 VPEs의 효소 활성이 많이 감소되는 현상으로 나타났다. 결론적으로, $Ca^{2+}$-ATPases (ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이된 식물체에서는 SA가 유발되며, 이러한 SA에 의해서 VPEs의 단백질이 활성화되어 세포사멸 현상이 발생할 것으로 사료된다.

• 한국생물물리학회:학술대회논문집
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• 한국생물물리학회 2003년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2003

We have shown the $Ca^{2+}$-activated chloride current is present in cardiac myocyte in rabbit pulmonary vein (Kim et al., 2002). This current amplitude was increased as [N $a^{+}$]$_{i}$ was increased and we suggested this chloride current may be involve in the spontaneous action potential frequency change. Since this current is activated by the increase of intracellular $Ca^{2+}$, we would like to test what is the inducer of the increase of [C $a^{2+}$]$_{i}$ between a L-type $Ca^{2+}$-current or a reverse mode of N $a^{+}$-C $a^{2+}$ exchange current. White rabbit (1.5 kg) was used and anesthetized with Ketamin (100 mg/kg). Pulmonary vein (PV) was isolated and sleeve area between left atrium and PV was dissected. Using collagenase (Worthington 0.7 mg/cc), single cardiac myocytes were isolated. In the presence of 15 mM of N $a^{＋}$, three steps of voltage pulses were applied (holding potential : -40 ㎷, -80 ㎷ for 50 msec, 30 ㎷ for 5 msec, 10 ㎷ steps from -70 ㎷ to 60 ㎷). The inward and outward tail current was activated after brief 5 msec prepulse. The outward tail current was blocked by the removal of extracellular chloride substituted by glucuronic acid or by a chloride channel blocker, 5 mM 9-AC. But the inward tail current was still remained even though the amplitude was decreased. The reversal potentials were changed to the direction of the change of chloride equilibrium potential ( $E_{Cl}$ ) but the shift of equilibrium potential was not enough to match to the theoretical equilibrium potential shift. In the presence of L-type $Ca^{2+}$ channel blocker, nifedipine 1 uM, inward tail currents were greatly reduced but the outward current tail currents were still remained. In the presence of N $a^{+}$-C $a^{2+}$ exchange current blocker, 10 uM KB-R7943, the inward and outward tail currents were blocked almost completely. We tried to test the $Ca^{2+}$sensitivity of the chloride current with various [C $a^{2+}$]$_{i}$ in pipette solution from 100 nM to 1 uM but we failed to activate $Ca^{2＋}$-activated chloride currents even though the cell became contracted in the presence of 1 uM $Ca^{2+}$. From these results, we could conclude that the increase of [C $a^{2+}$]$_{i}$ to activate the outward $Ca^{2+}$-activated chloride current was mainly induced by the activation of the reverse mode of N $a^{+}$-C $a^{2+}$ exchanger, But for the increase of [C $a^{2+}$]$_{i}$ to activate the inward tail current, L-type $Ca^{2+}$ current may be the major provoking current. Since the cytosolic increase of [C $a^{2+}$]$_{i}$ through pipette solution have failed to activate $Ca^{2+}$-activated chloride current, this chloride current may have very low $Ca^{2+}$ sensitivity or a comparmental increase $Ca^{2+}$ such as in subsarcolemmal space may activate the chloride current. Since there are several reports and models that the increase of $Ca^{2+}$ in subsarcolemmal space would be over several to tens of uM, both possibility may be valid together.uM, both possibility may be valid together.