Cyclin-dependent kinase 2 (CDK2) is a member of serine/threonine protein kinases, which initiates the principal transitions of the eukaryotic cell cycle and is a promising target for cancer therapy. The present study was designed to inhibit cdk2 gene expression to induce cell cycle arrest and cell proliferation suppression. Here, we constructed a series of RNA interference (RNAi) plasmids which can successfully express small interference RNA (siRNA) in the transfected human cells. The results showed that the RNAi plasmids containing the coding sequences for siRNAs down-regulated the cdk2 gene expression in human cancer cells at the mRNA and the protein levels. Furthermore, we found that the cell cycle was arrested at G0G1 phases and the cell proliferation was inhibited by different siRNAs. These results demonstrate that suppression of CDK2 activity by RNAi may be an effective strategy for gene therapy in human cancers.
Paclitaxel is one of the best anticancer agents that has been isolated from plants, but its major disadvantage is its dose-limiting toxicity. In this study, we obtained evidence that the active mutant IPP5 ($8-60hIPP5^m$), the latest member of the inhibitory molecules for protein phosphatase 1, sensitizes human cervix carcinoma cells HeLa more efficiently to the therapeutic effects of paclitaxel. The combination of $8-60hIPP5^m$ with paclitaxel augmented anticancer effects as compared to paclitaxel alone as evidenced by reduced DNA synthesis and increased cytotoxicity in HeLa cells. Furthermore, our results revealed that $8-60hIPP5^m$ enhances paclitaxel-induced G2/M arrest and apoptosis, and augments paclitaxel-induced activation of caspases and release of cytochrome C. Evaluation of signaling pathways indicated that this synergism was in part related to downregulation of NF-${\kappa}B$ activation and serine/threonine kinase Akt pathways. We noted that $8-60hIPP5^m$ downregulated the paclitaxel-induced NF-${\kappa}B$ activation, $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation, PI3-K activity and phosphorylation of the serine/threonine kinase Akt, a survival signal which in many instances is regulated by NF-${\kappa}B$. Together, our observations indicate that paclitaxel in combination with $8-60hIPP5^m$ may provide a therapeutic advantage for the treatment of human cervical carcinoma.
Abdelrahman, Ibrahim Y;Helwa, Reham;Elkashef, Hausein;Hassan, Nagwa HA
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제16권16호
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pp.7103-7110
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2015
The present study was conducted to investigate the effect of ${\gamma}$-radiation alone or combined with a cytotoxic drug, simvastatin, on viability and cell cycling of a myeloma cell line. P3NS1 myeloma cells were treated with the selected dose of simvastatin ($0.1{\mu}M/l$) 24 hours prior to ${\gamma}$-irradiation (0.25, 0.5 and 1Gy). The cell viability, induction of apoptosis, cell death, cell cycling, generation of ROS, and expression of P53, Bax, Bcl2, caspase3, PARP1 and Fas genes were estimated. The results indicated that simvastatin ($0.1{\mu}M/l$) treatment for 24 hours prior to ${\gamma}$-irradiation increased cell death to 37.5% as compared to 4.81% by radiation (0.5Gy) alone. It was found that simvastatin treatment before irradiation caused arrest of cells in G0/G1 and G2/M phases as assessed using flow cytometry. Interestingly, simvastatin treatment of P3NS1 cells increased the intracellular ROS production and decreased antioxidant enzyme activity with increased P53, Bax and Caspase3 gene expression while that of Bcl2 was decreased. Consequently, our results indicated that pre-treatment with simvastatin increased radio sensitivity of myeloma tumor cells in addition to apoptotic effects through an intrinsic mitochondrial pathway.
Kim, Jeong-Eun;Paek, Sun-Ha;Kim, Dong-Gyu;Chung, Hyun-Tai;Kim, Young-Yim;Jung, Hee-Won
Journal of Korean Neurosurgical Society
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제37권1호
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pp.48-53
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2005
Objective: The purpose of this study is to elucidate in vitro responses to combined gamma knife irradiation and p53 gene transfection on human malignant glioma cell lines. Methods: Two malignant human glioma cell lines, U87MG (p53-wild type) and U373MG (p53-mutant) were transfected with an adenoviral vector containing p53 (MOI of 50) before and after applying 20Gy of gamma irradiation. Various assessments were performed, including, cell viability by MTT assay; apoptosis by annexin assay; and cell cycle by flow cytometry, for the seven groups: mock, p53 only, gamma knife (GK) only, GK after LacZ, LacZ after GK, GK after p53, p53 after GK. Results: Cell survival decreased especially, in the subgroup transfected with p53 after gamma irradiation. Apoptosis tended to increase in p53 transfected U373 MG after gamma irradiation (apoptotic rate, 38.9%). The G2-M phase cell cycle arrest markedly increased by transfecting with p53, 48 hours after gamma knife irradiation in U373 MG (G2-M phase, 90.8%). Conclusion: These results suggest that the in vitro effects of combined gamma knife irradiation and p53 gene transfection is an augmentation of apoptosis and G2-M phase cell cycle arrest, which are more exaggerated in U373 MG with p53 transfection after gamma knife irradiation.
Ceramide is an important lipid mediator of extracellular signals that control various cellular functions, including apoptosis. In this study, we showed that ceramide induced apoptosis in U373MG human glioblastoma cells associated with G1 cell cycle arrest. Treatment of cells with ceramide increased proapoptotic Bax expression and inhibited the expression of antiapoptotic Bcl-2 and Bcl-xL Ceramide also downregulated cyclin E, cyclin D1, cdk 2, and cdk4 which are involved in regulating cell cycle. In addition, ceramide suppressed phosphorylation of Akt, Bad, p70 S6 kinase, and 4E-BP1, suggesting the involvement of Akt/mTOR signaling pathway. Additionally, okadaic acid, an inhibitor of protein phosphatase 2A, partially blocked the ceramide mediated inhibition of phosphorylation of Akt and 4E-BP1. These results suggest that ceramide induces apoptosis in U373MG glioblastoma cells by regulating multiple signaling pathways that involve cell cycle arrest associated with Akt signaling pathway.
Bai, Meirong;Ni, Jun;Shen, Suqin;Huang, Qiang;Wu, Jiaxue;Le, Yichen;Yu, Long
BMB Reports
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제47권11호
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pp.631-636
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2014
Aurora-A is a centrosome-localized serine/threonine kinase that is overexpressed in multiple human cancers. We previously reported an intramolecular inhibitory regulation of Aurora-A between its N-terminal regulatory domain (Nt, amino acids [aa] 1-128) and the C-terminal catalytic domain (Cd, aa 129-403). Here, we demonstrate that although both Aurora-A mutants (AurA-K250G and AurA-D294G/Y295G) lacked interactions between the Nt and Cd, they also failed to interact with Ajuba, an essential activator of Aurora-A, leading to loss of kinase activity. Additionally, overexpression of either of the mutants resulted in centrosome amplification and mitotic spindle formation defects. Both mutants were also able to cause G2/M arrest and apoptosis. These results indicate that both K250 and D294/Y295 are critical for direct interaction between Aurora-A and Ajuba and the function of the Aurora-A complex in cell cycle progression.
Recently, population-based studies of type 2 diabetes patients have provided evidence that metformin treatment is associated with a reduced cancer incidence and mortality, but its mode of action remains unclear. Here we report effects of metformin on hepatocellular carcinoma (HCC) Hep-G2 cells and details of molecular mechanisms of metformin activity. Our research indicates that metformin displays anticancer activity against HCC through inhibition of the mTOR translational pathway in an AMPK-independent manner, leading to G1 arrest in the cell-cycle and subsequent cell apoptosis through the mitochondrion-dependent pathway. Furthermore, we showed that metformin strongly attenuated colony formation and dramatically inhibited Hep-G2 tumor growth in vivo. In conclusion, our studies suggested that metformin might have potential as a cytotoxic drug in the prevention and treatment of HCC.
Because of the unsatisfactory treatment options for breast cancer (BC), there is a need to develop novel therapeutic approaches for this malignancy. One such strategy is chemotherapy using non-toxic dietary substances and botanical products. Studies have shown that Panduratin A (PA) possesses many health benefits, including anti-inflammatory, anti-bacterial, anti-oxidant and anticancer activities. In the present study, we provide evidence that PA treatment of MCF-7 BC cells resulted in a time- and dose-dependent inhibition of cell growth with an $IC_{50}$ of $15{\mu}M$ and no to little effect on normal human MCF-10A breast cells. To define the mechanism of these anti-proliferative effects of PA, we determined its effect critical molecular events known to regulate the cell cycle and apoptotic machinery. Immunofluorescence and flow cytometric analysis of Annexin V-FITC staining provided evidence for the induction of apoptosis. PA treatment of BC cells resulted in increased activity/expression of mitochondrial cytochrome C, caspases 7, 8 and 9 with a significant increase in the Bax:Bcl-2 ratio, suggesting the involvement of a mitochondrial-dependent apoptotic pathway. Furthermore, cell cycle analysis using flow cytometry showed that PA treatment of cells resulted in G0/G1 arrest in a dose-dependent manner. Immunoblot analysis data revealed that, in MCF-7 cell lines, PA treatment resulted in the dose-dependent (i) induction of $p21^{WAF1/Cip1}$ and p27Kip1, (ii) downregulation of Cyclin dependent kinase (CDK) 4 and (iii) decrease in cyclin D1. These findings suggest that PA may be an effective therapeutic agent against BC.
Jafari, Naser;Zargar, Seyed Jalal;Yassa, Narguess;Delnavazi, Mohammad Reza
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제17권12호
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pp.5189-5193
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2016
Objective: Dorema glabrum Fisch. & C.A. Mey is a perennial plant that has several curative properties. Anti-proliferative activity of seeds of this plant has been demonstrated in a mouse fibrosarcoma cell line. The aim of the present study was to evaluate cytotoxicity of D. glabrum root extracts in a human gastric adenocarcinoma (AGS) cell line and explore mechanisms of apoptosis induction, cell cycle arrest and altered gene expression in cancer cells. Materials and Methods: The MTT assay was used to evaluate IC50 values, EB/AO staining to analyze the mode of cell death, and flow cytometry to assess the cell cycle. Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) amplification was performed with apoptosis and cell cycle-related gene primers, for cyclin D1, c-myc, survivin, VEGF, Bcl-2, Bax, and caspase-3 to determine alteration of gene expression. Results: Our results showed that n-hexane and chloroform extracts had greatest toxic effects on gastric cancer cells with IC50 values of $6.4{\mu}g/ml$ and $4.6{\mu}g/ml$, respectively, after 72 h. Cell cycle analysis revealed that the population of treated cells in the G1 phase was increased in comparison to controls. Cellular morphological changes indicated induction of apoptosis. In addition, mRNA expression levels of Bax and caspase-3 were increased, and of bcl-2 survivin, VEGF, c-myc and cyclin D1 were decreased. Conclusion: Our study results suggest that D. glabrum has cytotoxic effects on AGS cells, characterized by enhanced apoptosis, reduced cell viability and arrest of cell cycling.
$17{\alpha}$-estradiol ($17{\alpha}-E_2$)의 에폽토시스 유도활성에 미치는 종양억제단백질 p53의 조절효과를 조사하고자, $17{\alpha}-E_2$에 의해 유도되는 에폽토시스 현상들을 인체 대장암 세포주 유래 클론인 HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에서 비교하였다. HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포를 $17{\alpha}-E_2$ ($2.5{\sim}10{\mu}M$)로 처리하거나 혹은 HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포를 $10{\mu}M$$17{\alpha}-E_2$로 시간 별로 처리한 결과, HCT116 ($p53^{+/+}$)에 있어서는 세포독성과 에폽토시스-관련 sub-G1 peak의 비율은 처리농도와 시간에 의존적으로 나타났다. 그러나 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포의 경우는 이러한 현상이 미약하게 나타났다. $17{\alpha}-E_2$에 의해 유도되는 비정상적 유사분열방추사 형성, 중기판 염색체 배열의 미완성, 이에 따른 유사분열정지($G_2/M$ arrest) 등의 현상은 HCT116 ($p53^{+/+}$) 및 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에서 유사한 수준으로 나타났다. 이에 반해, $17{\alpha}-E_2$에 의해 유도되는 Bak과 Bax의 활성화, 미토콘드리아의 막전위 상실(${\Delta}{\Psi}m$ loss), 그리고 PARP 분해 등의 현상은 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에 비해 HCT116 ($p53^{+/+}$) 세포에서 훨씬 높은 수준으로 확인되었다. 아울러 $17{\alpha}-E_2$로 처리된 HCT116 ($p53^{+/+}$) 세포에서 확인되는 p53 (Ser-15)의 인산화 및 p53 수준의 증가와 일치하여, 세포 내의 p21및 Bax 수준도 현저히 증가하였다. 이때 $17{\alpha}-E_2$로 처리된 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에서는 p21 및 Bax의 발현수준이 매우 낮았다. 한편, 에폽토시스 억제단백질인 Bcl-2 단백질 수준은 HCT116 ($p53^{-/-}$) 세포에 비해 HCT116 ($p53^{+/+}$) 세포에서 다소 낮았으나, 이러한 Bcl-2 단백질 수준은 $17{\alpha}-E_2$ 처리 후에도 크게 변화하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 $17{\alpha}-E_2$ 처리에 의해 유도되는 에폽토시스 유도 경로의 구성원들의 변화, 즉 비정상적 유사분열방추사 형성 및 이에 따른 유사분열정지($G_2/M$ arrest), 뒤이은 Bak 및 Bax의 활성화, 미토콘드리아의 막전위 상실, 그리고 이에 수반되는 caspase cascade 활성화 및 PARP 분해로 진행되는 에폽토시스 현상들 중에서, Bak 및 Bax의 활성화 단계가 종양억제단백질 p53의 에폽토시스 증진 활성에 의해 양성적으로 조절되는 작용 타켓임을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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