• BMB Reports
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• 제54권9호
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• pp.464-469
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• 2021

Cardiomyocyte differentiation occurs through complex and finely regulated processes including cardiac lineage commitment and maturation from pluripotent stem cells (PSCs). To gain some insight into the genome-wide characteristics of cardiac lineage commitment, we performed transcriptome analysis on both mouse embryonic stem cells (mESCs) and human induced PSCs (hiPSCs) at specific stages of cardiomyocyte differentiation. Specifically, the gene expression profiles and the protein-protein interaction networks of the mESC-derived platelet-derived growth factor receptor-alpha (PDGFRα)⁺ cardiac lineage-committed cells (CLCs) and hiPSC-derived kinase insert domain receptor (KDR)⁺ and PDGFRα⁺ cardiac progenitor cells (CPCs) at cardiac lineage commitment were compared with those of mesodermal cells and differentiated cardiomyocytes. Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway analyses revealed that the genes significantly upregulated at cardiac lineage commitment were associated with responses to organic substances and external stimuli, extracellular and myocardial contractile components, receptor binding, gated channel activity, PI3K-AKT signaling, and cardiac hypertrophy and dilation pathways. Protein-protein interaction network analysis revealed that the expression levels of genes that regulate cardiac maturation, heart contraction, and calcium handling showed a consistent increase during cardiac differentiation; however, the expression levels of genes that regulate cell differentiation and multicellular organism development decreased at the cardiac maturation stage following lineage commitment. Additionally, we identified for the first time the protein-protein interaction network connecting cardiac development, the immune system, and metabolism during cardiac lineage commitment in both mESC-derived PDGFRα⁺ CLCs and hiPSC-derived KDR⁺PDGFRα⁺ CPCs. These findings shed light on the regulation of cardiac lineage commitment and the pathogenesis of cardiometabolic diseases.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제31권3호
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• pp.285-297
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• 2023

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease with progressive memory loss and the cognitive decline. AD is mainly caused by abnormal accumulation of misfolded amyloid β (Aβ), which leads to neurodegeneration via a number of possible mechanisms such as down-regulation of brain-derived neurotrophic factor-tropomyosin-related kinase B (BDNF-TRKB) signaling pathway. 7,8-Dihydroxyflavone (7,8-DHF), a TRKB agonist, has demonstrated potential to enhance BDNF-TRKB pathway in various neurodegenerative diseases. To expand the capacity of flavones as TRKB agonists, two natural flavones quercetin and apigenin, were evaluated. With tryptophan fluorescence quenching assay, we illustrated the direct interaction between quercetin/apigenin and TRKB extracellular domain. Employing Aβ folding reporter SH-SY5Y cells, we showed that quercetin and apigenin reduced Aβ-aggregation, oxidative stress, caspase-1 and acetylcholinesterase activities, as well as improved the neurite outgrowth. Treatments with quercetin and apigenin increased TRKB Tyr516 and Tyr817 and downstream cAMP-response-element binding protein (CREB) Ser133 to activate transcription of BDNF and BCL2 apoptosis regulator (BCL2), as well as reduced the expression of pro-apoptotic BCL2 associated X protein (BAX). Knockdown of TRKB counteracted the improvement of neurite outgrowth by quercetin and apigenin. Our results demonstrate that quercetin and apigenin are to work likely as a direct agonist on TRKB for their neuroprotective action, strengthening the therapeutic potential of quercetin and apigenin in treating AD.

• Genomics & Informatics
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• 제21권2호
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• pp.18.1-18.11
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• 2023

Immunologists have activated T cells in vitro using various stimulation methods, including phorbol myristate acetate (PMA)/ionomycin and αCD3/αCD28 agonistic antibodies. PMA stimulates protein kinase C, activating nuclear factor-κB, and ionomycin increases intracellular calcium levels, resulting in activation of nuclear factor of activated T cell. In contrast, αCD3/αCD28 agonistic antibodies activate T cells through ZAP-70, which phosphorylates linker for activation of T cell and SH2-domain-containing leukocyte protein of 76 kD. However, despite the use of these two different in vitro T cell activation methods for decades, the differential effects of chemical-based and antibody-based activation of primary human T cells have not yet been comprehensively described. Using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) technologies to analyze gene expression unbiasedly at the single-cell level, we compared the transcriptomic profiles of the non-physiological and physiological activation methods on human peripheral blood mononuclear cell-derived T cells from four independent donors. Remarkable transcriptomic differences in the expression of cytokines and their respective receptors were identified. We also identified activated CD4 T cell subsets (CD55⁺) enriched specifically by PMA/ionomycin activation. We believe this activated human T cell transcriptome atlas derived from two different activation methods will enhance our understanding, highlight the optimal use of these two in vitro T cell activation assays, and be applied as a reference standard when analyzing activated specific disease-originated T cells through scRNA-seq.

• BMB Reports
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• 제57권5호
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• pp.244-249
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• 2024

Many types of cancer are associated with excessive angiogenesis. Anti-angiogenic treatment is an effective strategy for treating solid cancers. This study aimed to demonstrate the inhibitory effects of (E)-2-methoxy-4-(3-(4-methoxyphenyl) prop-1-en-1-yl) phenol (MMPP) in VEGFA-induced angiogenesis. The results indicated that MMPP effectively suppressed various angiogenic processes, such as cell migration, invasion, tube formation, and sprouting of new vessels in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and mouse aortic ring. The inhibitory mechanism of MMPP on angiogenesis involves targeting VEGFR2. MMPP showed high binding affinity for the VEGFR2 ATP-binding domain. Additionally, MMPP improved VEGFR2 thermal stability and inhibited VEGFR2 kinase activity, suppressing the downstream VEGFR2/AKT/ERK pathway. MMPP attenuated the activation and nuclear translocation of NF-κB, and it downregulated NF-κB target genes such as VEGFA, VEGFR2, MMP2, and MMP9. Furthermore, conditioned medium from MMPP-treated breast cancer cells effectively inhibited angiogenesis in endothelial cells. These results suggested that MMPP had great promise as a novel VEGFR2 inhibitor with potent anti-angiogenic properties for cancer treatment via VEGFR2/AKT/ERK/NF-κB signaling pathway.

• Korean Circulation Journal
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• 제53권6호
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• pp.387-403
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• 2023

Background and Objectives: Myocardial ischemia and reperfusion injury (MIRI) has high morbidity and mortality worldwide. We aimed to explore the role of long noncoding RNA lysyl oxidase like 1 antisense RNA 1 (LOXL1-AS1) in cardiomyocyte pyroptosis. Methods: Hypoxia/reoxygenation (H/R) injury was constructed in human cardiomyocyte (HCM). The level of LOXL1-AS1, miR-761, phosphatase and tensin homolog (PTEN) and pyroptosis-related proteins was monitored by quantitative real-time polymerase chain reaction or western blot. Flow cytometry examined the pyroptosis level. Lactate dehydrogenase (LDH), creatine kinase-MB and cardiac troponin I levels were detected by test kits. Enzyme-linked immunosorbent assay measured the release of inflammatory cytokines. Dual-luciferase assay validated the binding relationship among LOXL1-AS1, miR-761, and PTEN. Finally, ischemia/reperfusion (I/R) animal model was constructed. Hematoxylin and eosin staining assessed morphological changes of myocardial tissue. NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3 (NLRP3) and casepase-1 expression was determined by immunohistochemistry. Results: After H/R treatment, LOXL1-AS1 and PTEN were highly expressed but miR-761 level was suppressed. LOXL1-AS1 inhibition or miR-761 overexpression increased cell viability, blocked the release of LDH and inflammatory cytokines (interleukin [IL]-1β, IL-18), inhibited pyroptosis level, and downregulated pyroptosis-related proteins (ASC, cleaved caspase-1, gasdermin D-N, NLRP3, IL-1β, and IL-18) levels in HCMs. LOXL1-AS1 sponged miR-761 to up-regulate PTEN. Knockdown of miR-761 reversed the effect of LOXL1-AS1 down regulation on H/R induced HCM pyroptosis. LOXL1-AS1 aggravated the MIRI by regulating miR-761/PTEN axis in vivo. Conclusions: LOXL1-AS1 targeted miR-761 to regulate PTEN expression, then enhance cardiomyocyte pyroptosis, providing a new alternative target for the treatment of MIRI.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제57권4호
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• pp.376-388
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• 2024

Purpose: Adipocyte dysfunction has been reported in diabetes, and stimulating thermogenesis and suppressing senescence in adipocytes potentially alleviates metabolic dysregulation. This study aimed to investigate thermogenesis and cellular senescence in diabetic adipocytes under basal conditions and in response to stimuli. Methods: White and brown primary adipocytes derived from control (CON) and db/db (DB) mice were treated with β-agonists, such as norepinephrine (NE) and CL316,243, and 18-carbon fatty acids, including stearic acid, oleic acid (OLA), linoleic acid (LNA), and α-linolenic acid, and the expression of the genes related to thermogenesis and cellular senescence was measured. Results: Although no difference in the thermogenic and cellular senescence gene expression in white adipose tissue (WAT) was noted between the CON and DB mice, brown adipose tissue (BAT) from the DB mice exhibited lower uncoupling protein 1 (Ucp1) expression and higher cyclin-dependent kinase inhibitor (Cdkn)1a and Cdkn2a expression levels compared to that from the CON mice. Stromal vascular cells isolated from the BAT of the DB mice displayed higher peroxisome proliferator-activated receptor gamma (Pparg), CCAAT/enhancer-binding protein alpha (Cebpa), Cdkn1a, and Cdkn2a expression levels. White adipocytes from the DB mice exhibited lower Ucp1, peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator 1 alpha (Pgc1a), and PR domain containing 16 (Prdm16) expression levels regardless of β-agonist treatment. NE upregulated Pgc1a in both white and brown adipocytes from the CON mice, but not in those from the DB mice. Although none of the fatty acids were observed to downregulate the cellular senescence genes in fully differentiated adipocytes, the OLA-treated brown adipocytes derived from DB mice exhibited lower Cdkn1a and Cdkn2b expression levels than the LNA-treated cells. Conclusion: These results indicate that the lower thermogenic capacity of diabetic adipocytes may be related to their cellular senescence, and different fatty acids potentially exert divergent effects on the expression of cellular senescence genes.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제47권5호
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• pp.618-628
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• 1999

연구배경: 세포성장은 세포증식과 세포죽음의 균형에 의해 이루어 진다. 세포성장에 관여하는 여러 growth factor증 IGF-I은 IGF-IR와 결합하여 세포증식을 유발하는 mitogen으로 알려져 있다. 또한 IGF-I에 결합하는 IGFBPs중에 IGFBP-3는 혈액내에 가장 많은 carrier protein으로, IGF-I과 결합하여 IGF-I의 세포증식 효과를 증가 혹은 억제시킨다. 방 법: 3T3 fibroblast 세포를 이용하여 IGF-I과 IGF-IR transcripts를 northern blot으로 확인하고, IGF-I에 의한 mitogenic effect를 MTT assay 및 $^3H$-thymidine incorporation test로 관찰하고, IGF-I의 receptor인 IGF-IR의 활성화를 보기 위해 intracellular $\beta$-subunit의 tyrosine kinase domain의 phosphorylation을 western blot으로 관찰하였다. 또한 IGFBP-3가 3T3 세포에서 mitogenic effect에 미치는 영향을 보기 위해 anti-IGFBP-3와 ${\alpha}IR_3$을 단독 및 병용투여하여 관찰하였다. 결 과: 3T3 세포는 IGF-I와 IGF-IR의 mRNA expression을 보였으며, IGF-I을 투여시 IGF-IR의 intracelluar cytoplasmic protein인 $\beta$-subunit의 tyrosine kinase domain을 phosphorylation시켜 활성화시키며, 5%, 1% serum-containing media에서 세포증식을 보였으나, serum-free media에서는 세포증식을 보이지 않았다. 또한 anti-IGFBP-3 투여와 ${\alpha}IR_3$과 anti-IGFBP-3를 병용투여시는 세포종식이 각각 2배이상 증가하였으나, ${\alpha}IR_3$을 4시간 전처치후 ${\alpha}IR_3$과 anti-IGFBP-3를 병용투여시는 anti-IGFBP-3에 의한 세포종식이 보이지 않은 것으로 보아 IGF -I/IGFBP-3 결합에서 분리되는 free IGF-I어l 의해 세포증식이 유도된 것으로 생각된다. 결 론: IGF-I은 IGF-IR를 phosphorylation시켜 mitogenic effect를 보이며, IGFBP-3는 IGF-I의 mitogenic effect를 억제하는 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제17권7호통권87호
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• pp.889-895
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• 2007

KIF5는 2분자의 kinesin heavy chain (KHC)과 2분자의 kinesin light cham (KLC)으로 구성되며 미세소관과 직접 결합한다. KIF5는 여러가지 세포 내 소기관을 이동시키나 KIF5가 이동시키는 운반체가 어떻게 특이적으로 결합하는지는 아직 밝혀지지 못하였다. 본 연구에서 효모 two-hybrid system을 사용하여 KLC1의 tetratricopeptide repeats (TRP) 부위와 결합하는 세포 내의 단백질을 분리하였다. 결과 KLC1와 특이적으로 결합하는JNK/stress-activated protein kinase-associated protein 1 (JSAP1/JIP3)을 분리하였다. 이러한 결합은 KLC1의 TRP1, 2 영역과 JSAP1의 leucine zipper 영역이 결합에 관여하며, 또한 효모 two-hybrid assay에서 JSAP1은 KLC2와 결합하지만 신경세포에서 발현하는 KIF5A, KIF5C 그리고 모든 세포에서 발현하는 KIF5B와는 결합하지 않았다. 단백질간의 결합을 pull-down assay로 확인한 결과 KLC1은 glutathione S-transferase (GST)와는 결합하지 않으나 GST결한 JSAP1과는 결합하였다. 또한 생쥐의 뇌 파쇄 액으로부터 JSAP1 항체로 면역침강을 행한 결과 KLC1은 JSAP1과 같이 침강하였다. 이러한 결과들은 KLC1은 JSAP1과 결합하며, JSAP1은 KLC1의 수용체로세포 내 KIF5의 수송의 매개 단백질로 작용함을 시사한다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제49권3호
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• pp.310-322
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• 2000

배경 : Phospholipase C는 세포내 신호 전달과정의 초기 단계에 있어서， 매우 중요한 역할을 하는 효소로 알려져 있으며, 세포막에 존재하는 인지질 가운데 중요한 부분을 차지하는 $PIP_2$를 분해하여 제2전령물질인 DAG와 IP3를 생성한다. 이들 제2전령물질은 각각 PKC를 활성화시키고, 세포내의 $Ca^{2+}$농도를 증가 시켜서 세포내 여러 단백질 효소들을 활성화시키는 동시에, PLC 효소는 자체적으로 갖고 있는 고유의 SH2, SH3 및 PH domains 등의 기능 영역을 통해, 다른 신호 전달 인자들과 상호 작용하고, 세포막의 재구성이나, 세포분열, 발안과정에 관여 하게 된다. 이에 저자 등은 이전의 연구에서, 인체 정상 폐조직에서 PLC-${\beta}1$, -${\beta}3$, -${\gamma}1$ 및 -${\delta}1$ 동위효소가 존재함을 보고하였으며, bovine lung 내에서 PLC-${\gamma}1$ 동위 효소를 활성화 시키는 AHNAK 단백을 분리, 정제 및 클로닝 하였고, 이 AHNAK 단백이 인체 폐암조직내에서 정상조직에 비해 증가 되어 있음을 보고하여, 폐암의 발암과정에 있어서 칼슘-inositol 신호전달체계의 이상이 연관 되어있음을 제시하였다. 하지만 아직 인체 폐암조직이나 다른 종류의 폐질환에 대해서는， PLC 동위효소의 발현양상에 대한 보고가 없었으므로, 이에 저자 등은 수술로 적출한 인체 폐암 조직 내에서 PLC 동위 효소의 발현을 연구하여, 폐암의 발암과정에서 이들 효과가 갖는 역할을 규명하고자 하였다. 대상 및 방법 : 아주 대학교 병원에 내원하여 원발성 폐암으로 수술적 절제술을 받은 환자중에서, 신선냉동상태의 암조직과 동일환자의 정상폐조직이 확보가, 가능했던 37예의 환자를 대상으로 하였다. 이들조직을 대상으로 PLC-${\beta}1$, -${\beta}3$, -${\gamma}1$ 및 -${\delta}1$ 동위효소에 대해 Western blot 분석을 시행하였고, 대표적인 표본에 대해서는 PLC-${\gamma}1$에 대한 면역조직화학검사를 시행하였다. 결과 : 연구의 대상이었던 15예의 선암조직 모두에서, PLC-${\gamma}1$ 동위효소의 과발현을 관찰할 수 있었으며, 편평상피세포암 19예 중 16예에서 PLC-${\gamma}1$의 발현이 정상조직에 비해 증가하였음이 확인되었다. PLC-${\delta}1$ 동위효소의 경우, 대부분의 폐암조직에 감소되어 있었다. 하지만 이와는 반대로, 일부 선암 및 편평상피 암 조식(각3예)에서는, 현저한 증가를 보이기도 했다. 또한, 비록 그 증례수가 적기는 하였지만, 소세포 폐암 4예에서는, 모두에서 정상 폐조직보다, PLC-${\delta}1$ 효소의 발현이 현저히 감소되어 있음을 관찰하였다. 결론 : 이상의 결과로 미루어 폐암 조직 내에서 PLC-${\gamma}1$ 동위효소의 발현이 증가되어 있었는데, 이는 저자등이, 이미 보고한바 있는, PLC-${\gamma}1$의 활성화 AHNAK의 과발현과 함께, 폐암의 발암과정에, 칼슘-inositol 신호전달 채계의 이상이 관여할것이라는 실험적인 증거가 될수 있다고 하겠다. 하지만, PLC-${\delta}1$ 동위효소의 감소에 대해서는, 좀더 구체적인 기전의 규명 및 PLC-${\delta}1$ 효소의 역할에 대한 보다 많은 연구가 필요할것으로 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제4권1호
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• pp.67-77
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• 2000

심해에서 서식하며 특이한 조직형태를 갖고 있는 꼼치조직에서 cDNA를 제작하여 클로닝을 통해서, 꼼치에서 특이하게 발현하는 유전인자를 검색하였다. 그 결과 62례의 클론이 알려진 유전자에 동질성이 있었는데 이들은 thioesterase가 9례, myosin이 8례, creatine kinase가 7례, skeletal alpha-actin이 6례, parvalbumin b와 ribosomal protein이 각각 5례, type I collagen과 muscle troponin이 각각 3례, dopamine receptor, histatin, 그리고 heat shock protein이 각각 2례, cystatin, lectin, statherin, secretory carrier membrane protein, keratin type I, desmin, chloroplast, muscle tropomyosin, reticulum calcium ATPase, ribonucleoprotein이 각각 1례로 나타났다. 나머지 클론은 동질성이 낮거나 비반복성으로 나타났으며, 이 중 in situ hybridization으로 조직에서 특이하게 발현되는 5종류의 클론을 선택하여 분석하였으며, C 말단 단백질 구조와 특색(motif)을 분석하였다. 5종류의 클론에서 C9O-77은 약 5000bp 크기로 상피조직, 점액조직, 섬유조직 그리고 교원질 조직에서 강한 양성반응을 보이는 세포의 기질단백질로 예상되었다. C9O-116은 약 1500bp 크기로 섬유조직, 상피조직 그리고 점액조직에서 약한 양성반응을 보였고, 근육 다발 주변 부위 세포에서 매우 강한 양성반응을 보이는 막투과성 단백질로 예상되었다. C9O-130은 약 1200bp 크기로 상피조직, 근육조직 그리고 점액조직에서 양성반응을 나타냈으며, 특히 상피조직에서 강한 양성반응을 나타내는 세포내 단백질로 예상되었다. C9O-161은 약 2000bp 크기로 상피조직 과 근육조직 그리고 점액성 섬유조직에서 약한 양성반응을 보였고, 상피세포에서 강한 양성반응을 보였으며, 근육다발을 둘러싸는 섬유성 세포에서도 강한 양성반응을 보이는 세포외 기질단백질로 추측되었다. C9O-171은 약 1000bp크기로 상피조직, 근육조직 그리고 섬유기질 조직에 널리 강한 양성반응을 나타냈으며 교원띠조직에서도 양성반응을 보이는 전사인자로 추측되었다.