• 생명과학회지
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• 제30권5호
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• pp.460-467
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• 2020

간암은 전 세계적으로 가장 높게 진단되는 암 중 하나이며, 방사선 및 화학 요법이 일반적으로 사용되는 치료법이지만 다양한 부작용은 치료 효과를 크게 제한한다. 따라서 전통 의학에서 사용되어 온 처방법은 이를 극복할 수 있는 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 동의보감에 기술되어 있는 3가지 한약 처방전(비기환, 대칠기탕 및 목향빈랑환)을 선택하여 인체 간암세포에 대한 항암 효과를 평가하였다. 간암세포에서 3가지 처방전의 에탄올 추출물의 세포 독성을 조사하기 위한 MTT 분석 결과, 비기환 추출물은 대칠기탕 및 목향빈랑환에 비하여 세포 생존력을 현저하게 억제하였다. 그리고, flow cytometry 분석의 결과에서 3가지 처방전 추출물에 의한 간암세포의 증식 억제가 apoptosis 및 autophagy 유도와 관련이 있었다. 특히, 비기환 추출물은 미토콘드리아의 기능을 크게 손상시켰으며 다른 두 처방전과 비교하여 mitophagy 유발 가능성을 보여주었다. 아울러 비기환 추출물은 LC3의 발현을 현저하게 증가시켰으며, 이는 Bcl-2의 발현 감소를 동반하는 반면, Bax의 발현에 영향을 미치지 않았다. PINK1의 발현 또한 비기환 추출물이 처리된 세포에서 매우 증가하였다. 나아가, autophagy 억제제는 3가지 처방전 추출물 처리에 의한 세포 생존율 감소와 apoptosis 유도를 억제하였으며, 이러한 결과는 이들 처방전 추출물 처리에 의한 autophagy가 apoptosis 개시에 관여하고 있음을 보여주는 것이다. 결론적으로, 본 연구 결과는 비기환 추출물이 3가지 처방전 중에서 가장 높은 항암 활성을 보였으며, 비기환 추출물은 autophagy 유도제로서 간암세포의 증식을 억제함을 의미한다.

• 생명과학회지
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• 제25권11호
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• pp.1255-1264
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• 2015

천궁(C. officinale)은 예로부터 민간처방 약재로 사용되었으며, 항염증, 항산화, 항암 및 신생혈관억제 등의 효능을 가지는 것으로 알려져 있다. 하지만 혈구암세포에서 apoptosis 유발과 관련된 분자생물학적 기전에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 인체 혈구암세포인 U937 세포에서 천궁의 열수, 에탄올 및 메탄올 추출물(WECO, EECO 및 MECO)이 유발하는 항암효과 및 항암기전을 조사하였다. 먼저 WECO, EECO 및 MECO가 유발하는 증식억제 정도를 조사한 결과 EECO가 가장 뛰어난 효능을 가진다는 것을 알 수 있었으며, 이러한 현상이 apoptosis 유발에 의한 것임을 annexin-V 염색, apoptotic body 형성, DNA 단편화 및 MMP 소실 등을 통하여 확인하였다. EECO 처리에 의한 apoptosis 유발에는 DR4의 발현 증가와 함께 cIAP-1, Bcl-2 및 total Bid의 발현감소가 관여하였으며, caspases-3, -8 및 -9의 활성화와 함께 caspases-3의 기질 단백질인 PARP, β-catenin 및 PLC γ1의 단편화도 관찰되었다. 또한 EECO는 AMPK signaling pathway를 활성화시키는 것으로 나타났으며, AMPK 억제제인 compound C를 이용하여 AMPK의 활성을 억제하였을 경우 EECO에 의하여 유발되었던 apoptosis가 현저하게 감소되는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 살펴볼 때 인체 혈구암세포인 U937 세포에서 EECO에 의하여 유발되는 apoptosis는 AMPK가 중요한 조절자로서 작용하는 것으로 생각된다.

• 대한약리학회지
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• 제23권2호
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• pp.113-121
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• 1987

국소마취제가 mitochondria에서의 전자이동 및 superoxide라디칼의 생성 그리고 지질의 과산화에 따른 malondialdehyde생성에 미치는 영향을 관찰하였다. 국소마취제는 전자이동계 의 효소활성도에 영향을 나타내었다. NADH dehydrogenase, NADH oxidase와 NADH-ubiquinone oxidoreductase의 활성도는 lidocaine, procaine과 dibucaine에 의하여 효과적으로 억제되었고 cocaine에 의하여 약간 억제되었다. Succinate dehydrogenase, succinate cytochrome c oxidoreductase와 succinate-ubiquinone oxidoreductase 활성도는 lidocaine 과 dibucaine에 의하여 억제되었으나 succinate oxidase는 국소마취제에 의하여 활성화되었다. 국소마취제는 dihydroubiquinone-cytochrome c oxidoreducatse와 cytochrome c oxidase의 활성도를 억제하였다. 이와 같은 반응에서 국소마취제에 대한 complex I segment의 반응이 다른 complex segment보다 크게 나타났다. 국소마취제는 succinate 또는 NADH에 의한 superoxide 생성과 이에 대한 antimycin의 자극효과를 억제하였다. 또한 국소마취제는 산소라디칼에 의한 지질의 과산화를 억제하였다. 이상의 결과로부터 국소마취제는 mitochondria의 전자전달 과정 중 Complex I segment때 또는 인접한 부위에 작용하여 전자이동을 억제함으로써 superoxide 생성과 지질의 과산화를 억제할 것으로 시사되었다.

• 생명과학회지
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• 제25권1호
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• pp.93-100
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• 2015

Pachymic acid는 복령에서 분리된 lanostane-type인 triterpenoid의 일종이다. 최근 pachymic acid가 항암 및 항염증 효능과 산화적 스트레스에 대한 항산화 효능 등과 같은 약리적인 효능이 있는 것으로 밝혀지고 있으나, 그에 대한 구체적인 분자생물학적 기전 연구는 매우 미비한 실정이다. 본 연구에서는 pachymic acid의 항암활성 및 관련 기전 조사의 일환으로 T24 인체 방광암세포 모델을 이용하여 pachymic acid에 의한 apoptosis 유발 여부를 검증하였다. 본 연구의 결과에 의하면 pachymic acid는 T24 세포의 증식을 유의적으로 억제시켰으며, 이는 apoptosis 유발과 연관성이 있음을 다양한 방법으로 확인하였다. Pachymic acid에 의한 apoptosis 유도에는 pro-apoptotic 인자들의 발현 증가와 anti-apoptotic 유전자 산물들의 발현 감소가 동반되었으며, MMP의 소실과 tBid의 발현 증가가 관찰되었다. 아울러 pachymic acid는 extrinsic 및 intrinsic apoptosis 경로의 개시에 관여하는 caspase-8 및 -9의 활성뿐 만 아니라, caspase-3의 활성도 증가시킴으로서 PARP와 같은 기질 단백질의 단편화를 초래하였다. 따라서 pachymic acid는 항암활성을 지니는 천연생리활성 물질로서의 잠재력이 매우 높음을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제16권5호
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• pp.716-722
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• 2006

Superoxide dismutase (SOD) is physiologically important in regulating cellular homeostasis and apoptotic cell death, and its mutations are the cause of familial amyotrophic lateral sclerosis (FALS). Mitochondrial serine protease HtrA2 has a pro-apoptotic function and has known to be associated with neurodegenerative disorders. To investigate the relationship between genes associated with apoptotic cell death, such as HtrA2 and SOD1, we utilized the pGEX expression system to develop a simple and rapid method for purifying wild-type and ALS-associated mutant SOD1 proteins in a suitable form for biochemical studies. We purified SOD1 and SOD1 (G93A) proteins to approximately 90% purity with relatively high yields (3 mg per liter of culture). Consistent with the result in mammalian cells, SOD1 (G93A) was more insoluble than wild-type SOD1 in E. coli, indicating that research on the aggregate formation of SOD1 may be possible using this pGEX expression system in E. coli. We investigated the HtrA2 serine protease activity on SOD1 to assess the relationship between two proteins. Not only wild-type SOD1 but also ALS-associated mutant SOD1 (G93A) were cleaved by HtrA2, resulting in the production of the 19 kDa and 21 kDa fragments that were specific for anti-SOD1 antibody. Using protein gel electrophoresis and immunoblot assay, we compared the relative molecular masses of thrombin-cleaved GST-SOD1 and HtrA2-cleaved SOD1 fragments and can predict that the HtrA2-cleavage sites within SOD1 are the peptide bonds between leucine 9-lysine 10 (L9-K10) and glutamine 23-lysine 24 (Q23-K24). Our study indicates that SOD1 is one of the substrate for HtrA2, suggesting that both HtrA2 and SOD1 may be important for modulating the HtrA2-SOD1-mediated apopotic cell death that is associated with the pathogenesis of neurodegenerative disorder.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제22권3호
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• pp.184-192
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• 2014

${\beta}$-lapachone is a naturally occurring quinone that selectively induces apoptotic cell death in a variety of human cancer cells in vitro and in vivo; however, its mechanism of action needs to be further elaborated. In this study, we investigated the effects of ${\beta}$-lapachone on the induction of apoptosis in human gastric carcinoma AGS cells. ${\beta}$-lapachone significantly inhibited cellular proliferation, and some typical apoptotic characteristics such as chromatin condensation and an increase in the population of sub-G1 hypodiploid cells were observed in ${\beta}$-lapachone-treated AGS cells. Treatment with ${\beta}$-lapachone caused mitochondrial transmembrane potential dissipation, stimulated the mitochondria-mediated intrinsic apoptotic pathway, as indicated by caspase-9 activation, cytochrome c release, Bcl-2 downregulation and Bax upregulation, as well as death receptor-mediated extrinsic apoptotic pathway, as indicated by activation of caspase-8 and truncation of Bid. This process was accompanied by activation of caspase-3 and concomitant with cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase. The general caspase inhibitor, z-VAD-fmk, significantly abolished ${\beta}$-lapachone-induced cell death and inhibited growth. Further analysis demonstrated that the induction of apoptosis by ${\beta}$-lapachone was accompanied by inactivation of the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt signaling pathway. The PI3K inhibitor LY29004 significantly increased ${\beta}$-lapachone-induced apoptosis and growth inhibition. Taken together, these findings indicate that the apoptotic activity of ${\beta}$-lapachone is probably regulated by a caspase-dependent cascade through activation of both intrinsic and extrinsic signaling pathways, and that inhibition of the PI3K/Akt signaling may contribute to ${\beta}$-lapachone-mediated AGS cell growth inhibition and apoptosis induction.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2003년도 춘계학술연구발표회
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• pp.18-18
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• 2003

Thioredoxin (Trx) is a small redox protein that is ubiquitously distributed from achaes to human. In diverse organisms, the protein is involved in various physiological roles by acting as electron donor and regulators of transcription and apoptosis as well as antioxidants. Sequences of Trx within various species are 27～69% identical to that of E. coli and all Trx proteins have the same overall fold, which consists of central five β strands surrounded by four α helices. The N-terminal cysteine in WCGPC motif of Trx is redox sensitive and the motif is highly conserved. Compared with general cysteine, the N-terminal cysteine has low pKa value. The result leads to increased reduction activity of protein. Recently, novel thio.edoxin-related protein (TRP14) was found from rat brain. TRP14 acts as disulfide reductase like Trx1, and its redox potential and pKa are similar to those of Trx1. However, TRP14 takes up electrons from cytosolic thioredoxin reductase (TrxR1), not from the mitochondrial thioredoxin reductase (TrxR2). Biological roles of TES14 were reported to be involved in regulating TNF-α induced signaling pathways in different manner with Trx1. In depletion experiments, depletion of TRP14 increased TNF-α induced phosphorylation and degradation of IκBα more than the depletion Trx1 did. It also facilitated activation of JNK and p38 MAP kinase induced by TNF-α. Unlike Trx1, TRP14 shows neither interaction nor interference with ASK1. Here, we determined three-dimensional crystal structure of TRP14 by MAD method at 1.8Å. The structure reveals that the conserved cis-Pro (Pro90) and active site-W-C-X-X-C motif, which may be involved in substrate recognition similar to Trx1 , are located at the beginning position of strand β4 and helix α2, respectively. The TRP14 structure also shows that surface of TRP14 in the vicinity of the active site, which is surrounded by an extended flexible loop and an additional short a helix, is different from that of Trx1. In addition, the structure exhibits that TRP14 interact with a distinct target proteins compared with Trx1 and the binding may depend mainly on hydrophobic and charge interactions. Consequently, the structure supports biological data that the TRP14 is involved in regulating TNF-α induced signaling pathways in different manner with Trx1.

• 생명과학회지
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• 제23권7호
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• pp.904-912
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• 2013

눈꽃 동충하초, 번데기 동충하초, Cordycepin 고함유 번데기 동충하초 분말을 식이 중에 각각 3% 수준으로 첨가하여 4주간 흰쥐에 급여한 후, 해부하기 2일 전에 2회 사염화탄소를 복강주사하여 급성 간손상을 일으켜 임상생화학적 특성 및 조직 내 항산화 활성 및 간 조직에 미치는 영향을 검토하였다. 체중 증가량과, 식이 섭취량 및 음료섭취량은 각 실험군 모두 감소하는 경향을 보였다. 간 손상 임상 지표인 AST, ALT, LDH 활성도 각 실험군 모두 유의적으로 감소하였으나, 그 중 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초 분말을 투여한 군에서 가장 낮은 활성을 보였다. 각 조직과 혈청의 과산화지질(TBARS)을 측정한 결과 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초는 높은 과산화지질 억제작용을 나타내어 조직 내 항산화 물질로 잘 알려진 glutathione농도 또한 모든 조직과 혈청내에서 높은 함량을 보였다. 미네랄 함량 측정결과 지방의 산화를 촉진하는 비헴철과 항산화 성분인 아연이 정상수준까지 회복되는 경향을 보였다. 이상의 실험결과 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초는 사염화탄소로 유발된 간 독성을 저하시키며 혈청과 간지질 대사를 개선하는 효과가 있는 것으로 사료되며 향후 간 기능 개선과 지질대사 개선효능을 가지는 건강식품 개발의 소재로 활용될 가능성이 높은 것으로 판단되어진다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제20권6호
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• pp.629-636
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• 1991

방어를 공시어로 하여 빙장($0^{\circ}C$), PF저장($-3^{\circ}C$) 및 동결저장($-20^{\circ}C$)하면서 자장과정중 일어나는 근육 조직의 변화를 현미경적으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 빙장의 경우에는 저장 3일째에 glycogen이 소실되고 mitochondria 내막이 퇴행되었으며 근원섬유도 절단되었다. 근원섬유의 절단면은 동근 형태를 나타내었다. PF저장시에도 glycogen이 소실되고 mitochondria가 퇴행되었으나 그 정도는 빙장에 비하여 경미하였다. 저장 3일째에 빙결정이 생성되어 저장기간이 길어질수록 크기와 숫자가 증가되었으나 빙결정의 모양이 둥근 모습이었으며 주된 생성부위가 섬유속 사이로서 myofibril의 손상은 경미하였다. 동결저장시에는 저장 14일까지 glycogen입자가 관찰 되었고 mitochondria도 내막구조를 유지하였으나 저장 3일째부터 섬유속 내부에까지 빙결정이 생성되었으며 이로 인하여 myofibril이 손상되었다. 절단된 섬유속의 선단은 빙장의 경우와는 달리 불규칙한 모습이었다. 이상의 결과로부터 PF저장법이 단기간(약 2주)의 생선저장에는 빙장에 비하여 효소활성이 억제되고 동결저장에 비하여 빙결정에 의한 myofibril의 손상이 적은 효과적인 방법으로 판정되었다.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제29권10호
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• pp.859-865
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• 2006

With an approach to study the anti-tumor effects and mechanism of selenium compound, we investigated the anti-tumor activity and mechanism of $Na_5SeV_5O_{18}{\cdot}3H_2O$ (NaSeVO) in K562 cells. The results showed that $0.625{\sim}20\;mg/L$ NaSeVO could significantly inhibit the proliferation of K562 cells in vitro in a time- and concentration-dependent manner as determined by microculture tetrazolium (MTT) assay, the IC50 values were 14.41 (4.45-46.60) and 3.45 (2.29-5.22) mg/L after 48 hand 72 h treatment with NaSeVO respectively. In vivo experiments demonstrated that i.p. administration of 5, 10 mg/kg NaSeVO exhibited an significant inhibitory effect on the growth of transplantation tumor sarcoma 180 (S180) and hepatoma 22 (H22) in mice, with inhibition rate 26.8% and 58.4% on S180 and 31.3% and 47.4% on H22, respectively. Cell cycle studies indicated that the proportion of G0/G1 phase was increased at 2.5 mg/L while decreased at 10 mg/L after treatment for 24, 48 h. Whereas S phase was decreased at 2.5-5 mg/L and markedly increased at 10 mg/L after treatment for 48 h. After treatment for 24 h, 10 mg/L NaSeVO also markedly increased S and G2/M phases. Take together, the result clearly showed that NaSeVO markedly increased S and G2/M phases at 10 mg/L. The study of immunocytochemistry showed that the expression bcl-2 is significantly inhibited by 10 mg/L NaSeVO, and bax increased. Morphology observation also revealed typical apoptotic features. NaSeVO also significantly caused the accumulation of $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$, reactive oxygen species (ROS) and the reduction of pH value and mitochondrial membrane potential in K562 cells as compared with control by confocal laser scanning microscope. These results suggest that NaSeVO has anti-tumor effects and its mechanism is attributed partially to apoptosis induced by the elevation of intracellular $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ and ROS concentration, and a reduction of pH value and mitochondria membrane potential (MMP).