• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권6호
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• pp.806-813
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• 2012

Adipocyte differentiation is strongly associated with obesity, which causes metabolic disorders. In this study, we investigated the inhibitory effects of widdrol on 3T3-L1 preadipocyte growth and differentiation. Widdrol decreased lipid droplet accumulation and down-regulated adipogenic transcription factors such as C/$EBP{\alpha}$, C/$EBP{\beta}$, and $PPAR{\gamma}$. Widdrol blocked preadipocyte proliferation and differentiation through the inhibition of mitotic clonal expansion, which was accompanied by the failure of degradation of p21, a cyclin-dependent kinase inhibitor. Cell-cycle analysis clearly indicated that widdrol actively induces cell-cycle arrest at the G1-S phage transition, causing cells to remain in the preadipocyte state. Moreover, widdrol increased p21 expression and inhibited Rb phosphorylation in preadipocyte incubated in a hormone medium. Therefore, these findings clearly suggest that widdrol blocks preadipocyte growth and differentiation through the inhibition of mitotic clonal expansion by p21-and Rb-dependent G1 arrest and can be developed as a potent anti-adipogenic agent for reducing obesity.

• BMB Reports
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• 제54권7호
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• pp.374-379
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• 2021

Tetranectin (TN), an adipogenic serum protein, enhances adipocyte differentiation, however, its functional mechanism has yet to be elucidated. In the present study, we investigated the adipogenic function of TN by using medium containing TN-depleted fetal bovine serum (TN-del-FBS) and recombinant mouse TN (mTN). The adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells was significantly enhanced by mTN supplementation essentially at differentiation induction, which indicated a potential role of the protein in the early differentiation phase. The adipogenic effect of mTN was more significant with insulin in the differentiation induction cocktail, implicating their close functional relationship. mTN enhanced not only the proliferation of growing cells, but also mitotic clonal expansion (MCE) that is a prerequisite for adipocyte differentiation in the early phase. Consistently, mTN increased the phosphorylation of ERK in the early phase of adipocyte differentiation. Results of this study demonstrate that the adipogenic function of mTN is mediated by enhancing MCE via ERK signaling.

• BMB Reports
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• 제49권2호
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• pp.111-115
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• 2016

Caffeine has been proposed to have several beneficial effects on obesity and its related metabolic diseases; however, how caffeine affects adipocyte differentiation has not been elucidated. In this study, we demonstrated that caffeine suppressed 3T3-L1 adipocyte differentiation and inhibited the expression of CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP)α and peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)γ, two main adipogenic transcription factors. Anti-adipogenic markers, such as preadipocyte secreted factor (Pref)-1 and Krüppel-like factor 2, remained to be expressed in the presence of caffeine. Furthermore, 3T3-L1 cells failed to undergo typical mitotic clonal expansion in the presence of caffeine. Investigation of hormonal signaling revealed that caffeine inhibited the activation of AKT and glycogen synthase kinase (GSK) 3 in a dose-dependent manner, but not extracellular signal-regulated kinase (ERK). Our data show that caffeine is an anti-adipogenic bioactive compound involved in the modulation of mitotic clonal expansion during adipocyte differentiation through the AKT/GSK3 pathway.

• 생명과학회지
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• 제24권2호
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• pp.137-147
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• 2014

유근피(Cortex ulmi pumilae)는 항산화, 항염증, 항균, 항암 등 다양한 생리활성이 보고되어 있으며, 뛰어난 소염효과로 예로부터 약재로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 3T3-L1 지방전구세포를 이용하여 유근피 추출물의 지방세포 분화에 미치는 영향과 그 기전을 검토하였다. 유근피 추출물을 분화유도제와 동시에 처리한 결과, 3T3-L1 지방전구세포의 세포질 내 triglyceride 생성을 농도의존적으로 감소시켰으며, 지방세포분화 관련 전사인자인 $C/EBP{\alpha}$, $C/EBP{\beta}$ 및 $PPAR{\gamma}$의 발현을 유의적으로 저하시켰다. 다음으로 유근피 추출물을 지방세포 분화 유도 단계별로 처리한 결과, 분화유도제와 동시에 처리한 경우 즉 분화 초기에 처리한 경우가 가장 효과적인 지방세포 분화 억제효능을 보였으며, 이 때 분화초기에 발현되는 $C/EBP{\beta}$의 발현량은 현저하게 감소되었다. 또한 유근피 추출물에 의해 mitotic clonal expansion 단계의 세포증식이 농도의존적으로 억제되는 것을 확인하였으며, 세포주기분석을 통해 G1 arrest를 유발함으로써 증식이 억제 된다는 것을 확인하였다. 또한, G1 arrest는 G1/S 전이 관련 단백질인 p21의 발현 증가, cyclin E의 발현 감소 및 Rb의 인산화 감소에 의한 것임을 확인하였다. 이러한 연구결과들로부터 유근피 추출물은 지방세포 분화 초기 단계에 작용하여 지방세포 분화 관련 전사인자의 발현을 억제하고 mitotic clonal expansion을 저해하여, 지방전구세포의 지방세포로의 분화를 억제하는 항비만 효능을 가지는 천연소재임을 확인하였으며, 따라서 본 연구는 향후 이를 활용한 지속적인 연구를 위한 기초자료로 그 가치가 매우 높을 것이라 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제24권10호
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• pp.1085-1091
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• 2014

본 연구는 지방전구세포에서 selenate가 지방세포의 분화와 초기 분화조절 연관 selenoprotein의 유전자발현 양상을 조사하기 위하여 실시하였다. Selenate의 농도를 달리하여($0-100{\mu}M$) 지방전구세포가 confluent한 시기, 지방세포분화 유도 초기(day0-day2), 분화유도 중기(day2-day4), 또는 분화전기간(day0-day6)으로 구분하여 처리한 다음 세포내 지방구형성과 소포체(ER)스트레스 및 selenoptotein 유전자들의 발현 양상을 분석하였다. Selenate에 의한 지방세포분화 억제효과는 지방세포가 post-confluent (cell cycle arrest), 분화유도 초기(mitotic clonal expansion), 또는 지속적인 처리가 주어진 상태에서 농도 의존적으로 나타났다(p<0.05). 그러나 selenate를 분화유도 중기(post-mitotic growth arrest)에 처리되었을 때는 세포분화억제 효과가 감소하였다. Seps1와 Sepp1의 selenoprotein 유전자들은 mitotic clonal expansion시기에 높게 발현하였다가 post-mitic growth period에는 급격한 발현감소현상을 나타내었다(p<0.05). 본 연구 결과는 selenate에 의한 지방전구세포의 분화억제효과는 세포분화초기에 효과적인 기능이 있음을 보여 주었으며, selenoprotein의 분화유도초기와 중기의 변환지점에 이들 유전자들의 급격한 발현변화가 selenate에 의한 지방세포의 분화억제와 관련이 있는 것으로 보여진다.

• 생명과학회지
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• 제29권4호
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• pp.447-454
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• 2019

비만은 에너지의 불균형으로 인하여 체내 지방조직에 지방이 축적되는 대사성질환으로 심혈관계 질환, 고혈압, 2형 당뇨, 고지혈증 및 각종 암의 발생 빈도를 증가시키는 요인이다. 지방의 축적은 지방전구세포가 지방세포로 분화하는 과정을 의미하는 adipogenesis라는 과정을 거쳐서 일어난다. 지방세포로의 분화는 다양한 호르몬과 전사인자들의 상호작용에 의해서 일어난다. 본 연구에서는 팔각회향이 항비만 소재로 활용 가능한지 확인하기 위해, 팔각회향 물 추출물을 분획하여 지방축적 억제 활성이 좋은 dichloromethane층을 선정하였다. 3T3-L1 지방전구세포가 성숙한 지방세포로 분화할 때 팔각회향 dichloromethane 층이 어떠한 기전으로 분화를 조절하는지 확인한 결과, 지방세포 분화에서 중요한 전사인자인 C/EBP family, $PPAR{\gamma}$의 발현이 억제되었고, 지방세포 최종 분화 마커로 알려져 있는 FAS 및 LPL의 발현 또한 감소되었다. 또한 G1기에서의 세포주기 정지를 통해 지방세포 분화 단계에서 필수적인 mitotic clonal expansion 단계를 억제한다는 결과를 얻었다. 이러한 연구 결과는 팔각회향이 항비만 효과를 가지는 천연물 소재로의 활용가능성을 보여주는 기초 자료가 될 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제30권12호
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• pp.1092-1100
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• 2020

Six-transmembrane epithelial antigen of prostate 4 (Steap4)는 철과 구리를 환원하여 철과 구리의 세포내 유입에 관여하는 금속 환원효소로, 구리 철의 항상성 뿐만 아니라 염증, 포도당 대사, 지질 대사에도 중요한 역할을 한다. 최근에 Steap4가 지방세포의 분화를 촉진한다는 보고가 발표되었으나, 이에 관련된 분자적 기전에 대해서는 알려지지 않았다. 그래서, 본 연구에서는 Steap4에 의한 지방세포분화 촉진에 관련된 기전을 연구하였다. 이를 위해 3T3-L1 백색지방세포, 불멸화된 갈색지방세포(iBA) 및 생쥐의 배아 섬유아 세포인 C3H10T1/3 세포에서 Steap4을 감소시킨 후 지방세포분화 초기단계에 관련된 신호들을 분석하였다. Steap4을 shRNA로 감소시켰을 때 지방세포분화 초기 단계에서 3종류 지방세포의 세포 증식이 억제되었으며, 세포주기 관련 단백질인 cyclin A, cyclin D 그리고 cdk2의 발현은 감소하는 반면 세포주기 저해 단백질인 p21과 p27의 발현은 증가하였다. 또한 세포주기 관련 신호인 p38, ERK 그리고 Akt의 활성화는 억제되었다. 한편 지방세포분화 초기 단계에 관여하는 지방세포분화 전사인자들을 분석하였을 때, Steap4의 감소는 지방세포분화 활성 전사 인자인 C/EBPβ, KLF4의 발현을 저해하는 반면, 지방세포분화 억제 전사 인자인 KLF2, KLF3 그리고 GATA2의 발현은 증가시켰다. 또한 Steap4의 과발현은 C/EBPβ promoter에 존재하는 전사억제 히스톤 표지자인 H3K9me2과 H3K27me3을 감소시켰다. 따라서, 이상의 결과를 종합하면 Steap4는 지방세포분화 초기단계인 mitotic clonal expansion을 촉진하고 지방세포분화 전사인자들의 발현을 조절함으로써, 지방세포분화를 촉진시킴을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제22권12호
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• pp.1688-1696
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• 2012

돌미나리(Oenanthe javanica)는 뛰어난 해독작용과 항균작용으로 예로부터 약재로 사용되어 왔으나 돌미나리씨의 활성은 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 3T3-L1 지방전구세포를 사용하여 돌미나리씨 메탄올 추출물(OJSE)의 지방세포분화에 미치는 영향과 그 기전에 대해 조사하였다. 세포독성이 없는 농도($1{\sim}200{\mu}g/ml$)의 OJSE를 지방세포 분화유도제와 동시에 지방전구세포에 처리하여 분화시킨 후 Oil Red O 염색을 한 결과 세포내 lipid droplet 생성 및 triglyceride 축적이 OJSE 농도의존적으로 감소되었으며, 지방세포분화과정에 중요한 역할을 하는 지방세포특이적 마커인 CCAAT/enhancer binding proteins ${\alpha}$, ${\beta}$ ($C/EBP{\alpha}$, $C/EBP{\beta}$) 및 peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$)의 발현이 현저하게 저하되었다. 이는 OJSE에 의해 지방세포 분화 관련 전사인자의 발현이 효과적으로 억제되어 지방세포로의 분화가 저해되고 결과적으로 지방세포내 lipid droplet 생성 및 triglyceride 축적이 억제되었다는 것을 시사한다. 또한 OJSE처리에 의해 mitotic clonal expanstion 단계에서의 세포증식이 저해되었으며, 세포주기의 변화를 분석한 결과, OJSE처리에 의해 지방전구세포의 G1 arrest가 유발됨을 확인하였다. 세포주기 관련 단백질 발현을 분석한 결과, OJSE 농도의존적으로 Cdk inhibitor인 p21의 발현이 현저하게 증가되었으며, 반면 cyclin E, Cdk2, E2F-1 및 phospho-Rb의 발현은 저하됨을 알 수 있었다. 이러한 연구 결과들에 의해 OJSE는 지방전구세포의 G1 arrest를 유도하고 지방세포분화 관련 단백질의 발현을 억제하여 지방세포로의 분화를 억제하는 항비만 효능을 갖는 천연 소재임을 확인하였고, 본 연구는 이를 활용한 향후 지속적인 연구를 위한 기초자료로 그 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1104-1110
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• 2017

히스톤 H3K4의 메칠화는 3T3-L1의 지방세포의 분화를 촉진하는 것으로 알려져 있으나, 히스톤 H3K4 메칠화 효소인 SET1A가 지방세포 분화를 조절하는지에 대해서는 보고된 바가 없다. 그러므로 본 연구에서는 SET1A의 3T3-L1 지방세포의 분화조절과 기전을 연구하였다. SET1A의 발현은 3T3-L1 지방세포 분화과정에서 증가함을 관찰하였다. 3T3-L1 지방전구세포에서 siRNA을 이용하여 SET1A의 발현을 감소시키면 3T3-L1 지방전구세포의 분화가 억제됨을 관찰하여 SET1A가 3T3-L1 지방전구세포의 분화를 촉진함을 알 수 있었다. 이에 대한 조절기전을 알기 위해, SET1A의 발현을 감소시킨 3T3-L1 지방전구세포의 세포증식을 측정한 결과, 분화 초기 단계인 분화 후 2일 동안 3T3-L1 지방세포의 증식이 감소하였다. 또한 분화 후 7일 동안 지방세포세포 분화 조절인자들의 발현을 측정한 결과, SET1A의 발현을 감소시킨 3T3-L1 지방세포에서 $PPAR{\gamma}$의 발현이 감소하였다. 위와 같은 연구결과를 바탕으로, SET1A는 분화초기단계에서는 mitotic clonal expansion 단계를 촉진하고, 분화후기단계에서는 $PPAR{\gamma}$의 발현을 증가시켜 3T3-L1 지방세포의 분화를 촉진함을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제21권9호
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• pp.1346-1353
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• 2011

산두근(Sophora tonkinensis Gapnep)은 예로부터 동양지역에서 전통적인 약용식물로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 3T3-L1 지방전구세포의 성숙지방세포로의 분화와 세포 내 지방생성에 대한 산두근 메탄올 추출물(STME)의 효과와 메커니즘에 대해 조사하였다. STME를 0-200 ${\mu}g$/ml의 농도로 처리한 다음, Oil Red O 염색으로 세포 내축적되는 지방구와 지질의 양을 측정한 결과 농도의존적으로 크게 감소됨을 확인하였으며 3T3-L1 지방전구세포의 분화와 관련된 단백질의 발현의 변화를 조사하였다. 지방세포의 특이적 marker인 peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ (PPAR${\gamma}$), cytidine-cytidine-adenosine-adenosine-thymine (CCAAT)/enhancer-binding proteins ${\alpha}$, ${\beta}$ (C/EBP${\alpha}$, C/EBP${\beta}$) 그리고 sterol regulatory element binding protein (SREBP)의 발현이 STME를 처리하였을 때 현저하게 저해됨을 확인하였다. 세포주기의 변화를 분석한 결과 STME는 지방세포 분화초기 단계인 mitotic clonal expansion 단계에서 G1기로 세포주기를 정지시켰다. 더불어 G1 arrest와 관련된 단백질의 변화를 조사 한 결과, 3T3-L1 세포에 STME를 처리하였을 때 p21의 발현량이 확연하게 증가하였으며, Cdk2, E2F-1 그리고 phosphor-Rb의 발현량은 농도의존적으로 감소하였다. 이러한 결과들에 의하여 STME은 메탄올 추출물임에도 불구하고 3T3-L1 지방전구세포가 성숙지방세포로 분화할 때 G1 arrest를 통하여 지방세포 분화를 억제하며 관련 유전자의 발현 억제도 확연하게 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 항 비만 천연물 소재 탐구의 기초자료로 유용하게 쓰일 것으로 사료된다.