Paeonia lactiflora Pall (PL) has been used as a traditional herbal medicine in China, Korea, and Japan for more 1,200 years. PL has reported to have antioxidant activity and protective effect of cells from oxidative stress, although the mechanism has not been verified. FOXO3a is a transcription factor that binds to its target gene's consensus FOXO binding site. FOXO3a protein modulates the various biological functions including cell cycle control, apoptosis, DNA repair, and ROS detoxification. Therefore, FOXO3a activity is associated with cancer, aging, diabetes, infertility, neurodegeneration, and immune system dysfunction. Here we found that FOXO3a was activated by PL extract. Transcriptional target genes such as MnSOD, p27, and GADD45 were activated by PL extract. Protein levels of MnSOD and catalase were increased, consequently, ROS level was reduced in HEF cells by PL extract. These findings suggest that PL extract has an antioxidant activity through FOXO activation and thereby activation of FOXO target genes, MnSOD and catalase.
To investigate the significance of FOXO3a and Ki67 in human lung adenocarcinomas. Envision immunohistochemical staining and Western blotting were used to examine the protein expression of FOXO3a in 127 cases of human lung adenocarcinoma specimens. The positive rate in lung adenocarcinoma (55.9%) was lower than that in normal tissues (80%). We found that the expression of FOXO3a was closely related with the degree of differentiation, TNM staging, lymph node metastasis and survival. In addition, significant differences in the different pathological types of lung adenocarcinoma cases (P<0.01). The FOXO3a positive rate of the acini as the main type (APA) (86.7%) and the lepidic as the main type (LPA) (82.4%) was higher than the solid as the main type (SPA) (50.0%), the papilla as the main type (PPA) (42.9%) and the micropapilla as the main type (MPA) (9.4%). Moreover, the expression of FOXO3a was negatively related with Ki67 expression. Our results suggested that the expression of FOXO3a is closely correlated with the aggressiveness of lung adenocarcinoma. It was indicated that disregulation of FOXO3a might play key roles in the occurrence and development of lung a denocarcinoma and joint detection of the two markers might play an important role in diagnosing tumors.
Shen, Lei;Lee, Soon;Joo, Jong Cheon;Hong, Eunmi;Cui, Zhen Yang;Jo, Eunbi;Park, Soo Jung;Jang, Hyun-Jin
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.32
no.4
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pp.493-503
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2022
Forkhead transcription factor 3a (Foxo3a) is believed to be a tumor suppressor as its inactivation leads to cell transformation and tumor development. However, further investigation is required regarding the involvement of the activating transcription factor 3 (ATF3)-mediated Tat-interactive protein 60 (Tip60)/Foxo3a pathway in cancer cell apoptosis. This study demonstrated that Chelidonium majus upregulated the expression of ATF3 and Tip60 and promoted Foxo3a nuclear translocation, ultimately increasing the level of Bcl-2-associated X protein (Bax) protein. ATF3 overexpression stimulated Tip60 expression, while ATF3 inhibition by siRNA repressed Tip60 expression. Furthermore, siRNA-mediated Tip60 inhibition significantly promoted Foxo3a phosphorylation, leading to blockade of Foxo3a translocation into the nucleus. Thus, we were able to deduce that ATF3 mediates the regulation of Foxo3a by Tip60. Moreover, siRNA-mediated Foxo3a inhibition suppressed the expression of Bax and subsequent apoptosis. Taken together, our data demonstrate that Chelidonium majus induces SKOV-3 cell death by increasing ATF3 levels and its downstream proteins Tip60 and Foxo3a. This suggests a potential therapeutic role of Chelidonium majus against ovarian cancer.
Nardostachys chinensis (N. chinensis) has been used in traditional medicine as a sedative and analgesic. It has been reported that N. chinensis extract has an antioxidant activity. However, the mechanism has not been elucidated. In this study, we showed that FOXO3a was activated by N. chinensis extract. FOXO3a is a transcriptional factor that involved in cell cycle arrest, DNA repair, apoptosis, and detoxification of reactive oxygen spices (ROS). Protein level of FOXO3a was increased by N. chinensis extract whereas phospho-FOXO3a (Thr 32) was not changed. Promoter activities of target genes of FOXO3a such as MnSOD, p27, and GADD45 were increased by N. chinensis extract. Among target genes, protein level of MnSOD was increased by N. chinensis extract, and this leads to removal of ROS level in human embryonic fibroblast (HEF) cells. These results suggested that N. chinensis extract has an antioxidant activity by upregulation of MnSOD through FOXO3a activation.
Park, Sangjung;Kim, Sung-Soo;Jin, Hyun-Seok;Cho, Jang-Eun
Biomedical Science Letters
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v.26
no.1
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pp.42-46
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2020
Tuberculosis (TB) remains a major health problem worldwide. TB depends not only on the characteristics of the Mycobacterium tuberculosis (MTB) but also on the genetic susceptibility of infected patients. Recent studies have suggested that FOXO3 play an important role in the human immune associated disorder, such as TB. It was previously reported that FOXO3 genetic variants associated with a risk of TB in Chinese population. In this study, we confirm whether the genetic polymorphism of the FOXO3 gene, which was previously in Chinese, is reproduced in Korean population. Of the 154 SNPs were extracted from the FOXO3 gene, reproducibility analysis of the four SNPs performed in the previous study showed that there was a statistically significant correlation in the three SNPs (rs4946935, rs1536057, rs3800228). This study suggests that polymorphism of the FOXO3 gene in Koreans may affect the onset of tuberculosis and could be used to treat and prevent tuberculosis.
Quercetin, a plant-derived flavonoid found in fruits, vegetables and tea, has been known to possess bioactive properties such as anti-oxidant, anti-inflammatory and anti-cancer. In this study, anti-cancer effect of quercetin and its underlying mechanisms in triple-negative breast cancer cells was investigated. MTT assay showed that quercetin reduced breast cancer cell viability in a time and dose dependent manner. For this, quercetin not only increased cell apoptosis but also inhibited cell cycle progression. Moreover, quercetin increased FasL mRNA expression and p51, p21 and GADD45 signaling activities. We also observed that quercetin induced protein level, transcriptional activity and nuclear translocation of Foxo3a. Knockdown of Foxo3a caused significant reduction in the effect of quercetin on cell apoptosis and cell cycle arrest. In addition, treatment of JNK inhibitor (SP 600125) abolished quercetin-stimulated Foxo3a activity, suggesting JNK as a possible upstream signaling in regulation of Foxo3a activity. Knockdown of Foxo3a and inhibition of JNK activity reduced the signaling activities of p53, p21 and GADD45, triggered by quercetin. Taken together, our study suggests that quercetin induces apoptosis and cell cycle arrest via modification of Foxo3a signaling in triple-negative breast cancer cells.
Chelidonium majus (CM) contains several isoquinoline alkaloids that have been reported to have various biological activities such as anti-inflammatory, antimicrobial, antioxidant, immune-modulatory, and antitumoral. It has been reported that the extract of CM had an antioxidant potential, however the mechanism has not been verified. In this study, we found that CM extract activated FOXO3a. FOXO3a is a transcription factor that involved in various biological processes such as cell cycle arrest, apoptosis, DNA repair, and ROS detoxification. Transcriptional activities of FOXO3a were regulated by post-translational modifications including phosphorylation, acetylation, and ubiquitination. Protein level of FOXO3a was increased by CM extract. Promoter activities of FOXO-transcriptional target genes such as MnSOD, p27 and GADD45 were activated by CM extract in a dose dependent manner. In addition, protein level of MnSOD, major antioxidant enzyme, was increased by CM extract. Thereby ROS level was decreased by CM in old HEF cells. These results suggest that CM extract has an antioxidant activity through FOXO activation.
Choi, Seonju;Kim, Do Yeon;Ahn, Yejin;Lee, Eun Ji;Park, Jong Hoon
Biomolecules & Therapeutics
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v.29
no.3
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pp.311-320
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2021
Accumulation of reactive oxygen species (ROS) is associated with the development of various diseases. However, the molecular mechanisms underlying oxidative stress that lead to such diseases like autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) remain unclear. Here, we observed that oxidative stress markers were increased in Pkd1f/f:HoxB7-Cre mice. Forkhead transcription factors of the O class (FOXOs) are known key regulators of the oxidative stress response, which have been observed with the expression of FoxO3a in an ADPKD mouse model in the present study. An integrated analysis of two datasets for differentially expressed miRNA, such as miRNA sequencing analysis of Pkd1 conditional knockout mice and microarray analysis of samples from ADPKD patients, showed that miR-132-3p was a key regulator of FOXO3a in ADPKD. miR-132-3p was significantly upregulated in ADPKD which directly targeted FOXO3 in both mouse and human cell lines. Interestingly, the mitochondrial gene Gatm was downregulated in ADPKD which led to a decreased inhibition of Foxo3. Overexpression of miR-132-3p coupled with knockdown of Foxo3 and Gatm increased ROS and accelerated cyst formation in 3D culture. This study reveals a novel mechanism involving miR-132-3p, Foxo3, and Gatm that is associated with the oxidative stress that occurs during cystogenesis in ADPKD.
Yan Liang;Huimin Wang;Jin Chen;Lingyan Chen;Xiaoyong Chen
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.27
no.2
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pp.167-176
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2023
This study aims to explore the impact of Rehmannioside D (RD) on ovarian functions of rats with diminished ovarian reserve (DOR) and its underlying mechanisms of action. A single injection of cyclophosphamide was performed to establish a DOR rat model, and fourteen days after the injection, the rats were intragastrically administrated with RD for two weeks. Rat estrus cycles were tested using vaginal smears. Ovarian tissues were histologically evaluated, the number of primordial, mature, and atretic follicles was calculated, and the apoptotic rate of granulosa cells. Follicle-stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), and estradiol (E2) levels were determined by ELISA assays. Protein levels of Forkhead Box O1 (FOXO1), KLOTHO, Bcl-2, and Bax were investigated in ovarian tissues of DOR rats. The binding between FOXO1 and KLOTHO was verified by ChIP assay. High-dose administration of RD into DOR rats improved their estrus cycles, increased ovarian index, enhanced the number of primordial and mature follicles, reduced the number of atretic follicle number, and ovarian granulosa cell apoptosis in addition to inhibiting FSH and LH levels and upregulating E2 expression. FOXO1 and KLOTHO were significantly suppressed in DOR rats. FOXO1 knockdown partially suppressed the protective effects of RD on DOR rats, and KLOTHO overexpression could restore RD-induced blockade of DOR development despite knocking down FOXO1. FOXO1 antibody enriched KLOTHO promoter, and the binding between them was reduced in DOR group compared to that in sham group. RD improved ovarian functions in DOR rats and diminished granulosa cell apoptosis via the FOXO1/KLOTHO axis.
Wei Qin;Lin Yang;Xiaotong Chen;Shanyu Ye;Aijun Liu;Dongfeng Chen;Kunhua Hu
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.3
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pp.326-341
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2023
Background and Objectives: Osteoarthritis (OA) is a degenerative disease that leads to the progressive destruction of articular cartilage. Current clinical therapeutic strategies are moderately effective at relieving OA-associated pain but cannot induce chondrocyte differentiation or achieve cartilage regeneration. We investigated the ability of wedelolactone, a biologically active natural product that occurs in Eclipta alba (false daisy), to promote chondrogenic differentiation. Methods and Results: Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction, immunohistochemical staining, and immunofluorescence staining assays were used to evaluate the effects of wedelolactone on the chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). RNA sequencing, microRNA (miRNA) sequencing, and isobaric tags for relative and absolute quantitation analyses were performed to explore the mechanism by which wedelolactone promotes the chondrogenic differentiation of MSCs. We found that wedelolactone facilitates the chondrogenic differentiation of human induced pluripotent stem cell-derived MSCs and rat bone-marrow MSCs. Moreover, the forkhead box O (FOXO) signaling pathway was upregulated by wedelolactone during chondrogenic differentiation, and a FOXO1 inhibitor attenuated the effect of wedelolactone on chondrocyte differentiation. We determined that wedelolactone reduces enhancer of zeste homolog 2 (EZH2)-mediated histone H3 lysine 27 trimethylation of the promoter region of FOXO1 to upregulate its transcription. Additionally, we found that wedelolactone represses miR-1271-5p expression, and that miR-1271-5p post-transcriptionally suppresses the expression of FOXO1 that is dependent on the binding of miR-1271-5p to the FOXO1 3'-untranscribed region. Conclusions: These results indicate that wedelolactone suppresses the activity of EZH2 to facilitate the chondrogenic differentiation of MSCs by activating the FOXO1 signaling pathway. Wedelolactone may therefore improve cartilage regeneration in diseases characterized by inflammatory tissue destruction, such as OA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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