• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권2호
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• pp.217-225
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• 2021

This study aimed to investigate the neuroprotective effects of 1-methoxylespeflorin G11 (MLG), a pterocarpan, against glutamate-induced neurotoxicity in neuronal HT22 hippocampal cells. The protective effects of MLG were evaluated using MTT assay and microscopic analysis. The extent of apoptosis was studied using flow cytometric analysis performed on the damaged cells probed with annexin V/propidium iodide. Moreover, mitochondrial reactive oxygen species (ROS) were assessed using flow cytometry through MitoSOXTM Red staining. To determine mitochondrial membrane potential, staining with tetramethylrhodamine and JC-1 was performed followed by flow cytometry. The results demonstrated that MLG attenuates glutamate-induced apoptosis in HT22 cells by inhibiting intracellular ROS generation and mitochondrial dysfunction. Additionally, MLG prevented glutamate-induced apoptotic pathway in HT22 cells through upregulation of Bcl-2 and downregulation of cleaved PARP-1, AIF, and phosphorylated MAPK cascades. In addition, MLG treatment induced HO-1 expression in HT22 cells. These results suggested that MLG exhibits neuroprotective effects against glutamate-induced neurotoxicity in neuronal HT22 cells by inhibiting oxidative stress and apoptosis.

• BMB Reports
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• 제55권7호
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• pp.354-359
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• 2022

MitoNEET, a mitochondrial outer membrane protein containing the Asn-Glu-Glu-Thr (NEET) sequence, controls the formation of intermitochondrial junctions and confers autophagy resistance. Moreover, mitoNEET as a mitochondrial substrate undergoes ubiquitination by activated Parkin during the initiation of mitophagy. Therefore, mitoNEET is linked to the regulation of autophagy and mitophagy. Mitophagy is the selective removal of the damaged or unnecessary mitochondria, which is crucial to sustaining mitochondrial quality control. In numerous human diseases, the accumulation of damaged mitochondria by impaired mitophagy has been observed. However, the therapeutic strategy targeting of mitoNEET as a mitophagy-enhancing mediator requires further research. Herein, we confirmed that mitophagy is indeed activated by mitoNEET inhibition. CCCP (carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), which leads to mitochondrial depolarization, induces mitochondrial dysfunction and superoxide production. This, in turn, contributes to the induction of mitophagy; mitoNEET protein levels were initially increased before an increase in LC3-II protein following CCCP treatment. Pharmacological inhibition of mitoNEET using mitoNEET Ligand-1 (NL-1) promoted accumulation of Pink1 and Parkin, which are mitophagy-associated proteins, and activation of mitochondria-lysosome crosstalk, in comparison to CCCP alone. Inhibition of mitoNEET using NL-1, or mitoNEET shRNA transfected into RAW264.7 cells, abrogated CCCP-induced ROS and mitochondrial cell death; additionally, it activated the expression of PGC-1α and SOD2, regulators of oxidative metabolism. In particular, the increase in PGC-1α, which is a major regulator of mitochondrial biogenesis, promotes mitochondrial quality control. These results indicated that mitoNEET is a potential therapeutic target in numerous human diseases to enhance mitophagy and protect cells by maintaining a network of healthy mitochondria.

• 동의생리병리학회지
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• 제16권1호
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• pp.172-180
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• 2002

Polychlorinated biphenyls(PCBs) are large scale industrial chemicals which are using in diverse applications. The goal of this study was to determine if exposure to 2,2',5,5'-tetrachlorobiphenyl (PCB 52) leads to an increase in the production of active oxidants, and subsequently promotes apoptosis of neuronal SK-N-MC cells. Reactive oxygen species (ROS) formation was examined in SK-N-MC cells after treatment of PCB 52 by concentrations and incubation times, respectively. It showed that the rate of ROS production in the cells was increased in a does-dependent manner to 45 min, followed by a return towards control levels after 120 min treatment. We also examined the association of PCB-induced apoptosis with the modulation of biomakers of oxidative damage to lipids (malondialdehyde [MDA]) in SK-N-MC cells. Increased MDA was observed in a dose-dependent manner in groups treated with 10, 15, and 20 figJ me of PCB 52 for 24 h. After treatment of PCB 52, the cells did not show any significant change in the rate of Cu/Zn-superoxide dismutase (Cu/Zn-SOD) activity. Whereas, the cells had a two-fold greater rate of change in catalase activity at 20 ㎍/㎖ of PCB 52 for 24 h when compared to control group. Korean Ginseng is one of the most important crude drugs which has been used as a traditional Oriental medicine. We next investigated protective effect of extracts of ginseng on cytotoxicity induced by PCB 52 in SK-N-MC cells. Pretreatment of SK-N-MC cells with 25-200 μg/ml of ginseng were reduced cell death in a dose-dependent manner in PCB 52-treated cells. To examine the sensitivity of beta-catenin to ginseng, the protective effect of a range of ginseng concentrations was examined in SK-N-MC cells treated with PCB 52. The result demonstrated that ginseng efficiently blocked PCB 52 inducible beta-catenin proteolysis in a concentration dependent manner. The ROS formation was also measured in the presences of extract of ginseng and superoxide dismutase (inhibitor of oxygen free radical production). The both SOD (400 U/ml) and ginseng (200 μg/ml) significantly inhibited RDS generation in PCB 52-treated group.

• 생명과학회지
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• 제18권11호
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• pp.1485-1492
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• 2008

Prostaglandin $A_2$ ($PGA_2$)는 사람 골육종 세포인 U2OS 세포주에서 apoptosis와 heme oxygenase (HO)-1의 발현을 함께 유도하였다. $PGA_2$에 의한 apoptosis는 HO-1의 과도한 발현이나 HO-1에 대한 small interfering RNA에 의한 발현저하에 의하여 변동되지 않았으나 $H_2O_2$에 의한 세포사망은 HO-1의 발현 수준에 반비례하여 변동되었다. 또한 thiol antioxidant인 N-acetyl-L-cysteine (NAC)은 $PGA_2$에 의한 세포사망과 HO-1의 발현 증가를 모두 차단하였지만, non-thiol antioxidant인 butylated hydroxyanisole (BHA)과 ascorbic acid는 세포사망과 HO-1의 발현 유도를 차단하지 않았다. 이와 같은 결과들은 $PGA_2$는 산화성 손상에 의해서가 아니라 $PGA_2$의 thiol-reactivity에 의하여 apoptosis와 HO-1의 발현을 유도하며, HO-1의 발현은 $PGA_2$에 의한 apoptosis와는 독립적인 현상이거나 기능적으로 apoptosis 유도의 하부에 위치하고 apoptosis의 진행에는 기여하지 않을 것이라는 것을 시사해 준다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권2호
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• pp.455-462
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• 2004

토마토에는 라이코펜과 quercetin, phytoene, phytofluene, cyclolycopene, salicylates 그리고 tomatlne과 같은 다양한 생리활성 물질들이 함유되어 있으며, 이들은 라이코펜과 함께 항암작용에 관여하는 것으로 사료된다. 생리적 농도에서 라이코펜은 세포주기의 정지(arrest)와 세포 자가사멸을 통한 암세포의 생존률을 감소시키고, 사이클린을 조절하며, 세포간의 연락체계를 증가시키는 것으로 보고되고 있다. 라이코펜은 산화에 민감하여 매우 쉽게 산화물질을 만든다. 토마토 제품의 섭취는 혈중 phytoene, phytofluene 그리고 라이코펜 산화물질인 cyclolycopene의 농도를 유의적으로 증가시켰다. 또한 토마토나 토마토 제품을 통한 라이코펜의 섭취는 혈중 라이코펜의 농도를 최고 1.26 $\mu$M까지 증가시켰다. 다양한 암 부위 (cancer sites)를 통한 19건의 동물실험결과, 10건의 실험에서 라이코펜이 효과가 입증되었고, 7건의 실험에서는 통계적인 유의성이 밝혀지지 않았고, 2건의 전립선암 실험에서는 억제효과를 보이지 않았다. 임상실험에서 라이코펜 섭취와 토마토 제품섭취군 모두 백혈구와 전립선에서 의 DNA 산화물질을 감소시킴을 확인하였다. 라이코펜은 암화과정을 방해하는 생리활성 물질로 밝혀졌으나 phytoene, phytofluene 그리고 cyclolycopene의 역할에 관해서는 아직 밝혀져 있지 않다. 따라서 라이코펜과 토마토에 함유되어 있는 다른 식물성 화학성분들(phytochemicals) 간의 상호작용에 관해서는 좀 더 구체적이고 신뢰성 있는 연구가 필요하다.

• 대한한의학회지
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• 제22권2호
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• pp.53-63
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• 2001

목적 : 귀전우 Euonymus alatus (Thunb.) Sieb로부터 얻은 추출물에 대하여 생리활성(항산화 활성)을 검토하였고, $amyloid-{\beta}{\;}(A{\beta})$가 지니는 Rat의 배양 Hepatocyte 세포독성에 대한 세포보호효과 및 세포막 지질의 과산화에 미치는 영향을 검토하였다. 방법 : 귀전우 추출물과 항산화제인 BHT. ascorbic acid 및 ${\alpha}-tocopherol$을 각각 linoleic acid에 소정량 첨가하고 $50^{\circ}C$에서 일정기간 저장하여 linoleic acid의 산화 안정성을 비교 검토하였으며, 또한 유지 자동산화의 촉진인자인 금속이온($Fe^{3+},{\;}Zn^{2+}$) 을 첨가하여 귀전우 추출물의 금속이온봉쇄효과를 조사하였다. 결과 :세포성지질의 과산화의 지표인 malondialdehyde(MDA)생성이 A{\beta}처리로 크게 증가하였으나 세포막파괴에 의한 세포파괴의 전형적인 현상이 귀전우 열수 추출물의 전처리와 후처리로 크게 감소되었다. 귀전우 추출물의 농도에 따른 항산화 효과는 전 농도별에서 높은 항산화 효과를 나타내었다. 그리고 시간 경과에 따른 항산화 효과에 있어서도 정도의 차이는 있지만 각 농도(5mg, 10mg 및 25mg)에서 유도기의 연장효과가 상당히 우수한 것으로 나타났다. 귀전우 추출물과 항산화제와의 비교에 있어서는 합성 항산화제인 BHT 및 ascorbic acid 만큼 우수한 항산화력을 나타내었으며, 천연 항산화제인 ${\alpha}-tocopherol$ 보다는 아주 우수한 것으로 나타났다. 귀전우 추출물의 금속이온 봉쇄효과에 있어서는 linoleic acid에 귀전우 추출물과 $Fe^{3+}$ 및 $Zn^{2+}$을 첨가한 군이 귀전우 추출물을 첨가하지 않은 군보다 항산화 효과가 아주 우수한 것으로 나타나 금속이온 봉쇄력이 강한 것으로 나타났다. 결론 : 귀전우 열수 추출물은 $A{\beta}$ 의한 세포파괴를 감소시키는 활성을 가지며 예방 및 보호효과를 나타내었고, hepatocyte에 대한 보호효과와 세포막지질 과산화의 저해 및 $A{\beta}$처리와 같은 독성에 대한 적응능력 향상을 통한 세포보호효과를 주는 것으로 간세포 보호 등의 임상적 응용에 그 효과가 기대된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권1호
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• pp.22-29
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• 2011

비생물학적 스트레스로 $H_2O_2$를 이용하여 산화적 스트레스와 고염분 스트레스를 처리한 후 ROS의 생성을 확인한 결과 스트레스 처리 후 30분에 일시적으로 1차 peak를 형성하였다가 거의 basal level까지 감소하고 다시 증가하여 3시간에 매우 다량의 2차 peak를 형성한 후 거의 basal level로 다시 낮아지는 biphasic 양상을 나타내게 된다. 따라서 ROS의 생성은 초기 30분 내에 일시적으로 발생한 Phase I의 ROS와 Phase II의 좀 더 장기적으로 다량의 고농도로 발생된 ROS의 생리적 역할이 다를 것으로 여겨진다. 본 논문에서는 스트레스 처리 시 생성되는 ROS를 확인한 후 ROS 생성 유전자인 RbohD와 RbohF 유전자 발현이 억제된 RbohD-AS, RbohF-AS 형질전환 식물체를 이용하여 실험을 수행하였다. 스트레스에 의해 생성되는 ROS의 생성을 억제시킴으로써 스트레스에 대한 ethylene 생성이 더 적은 것으로 나타났다. 또한, 이들 형질전환 식물체에서 ethylene 생성과 $H_2O_2$ 억제 효과를 확인하였으며 고염분 등의 스트레스에 대한 저항성은 ROS와 ethylene의 생성이 저하되어 나타난 것으로 판단된다. 산화적 스트레스와 고염분 스트레스에서 후기 ethylene이 다량으로 생성되는 시기, 즉 세포손상이 초래되는 후기에서 DNA fragmentation 분석을 통해서 ROS와 ethylene의 생성이 높은 식물체일수록 PCD가 높게 나타난 것으로 여겨지며, 이 과정에서 작용하는 유전자는 RbohD와 RbohF인 것으로 보이며, RbohD가 더 효과적으로 작용하는 것으로 생각된다. 따라서 스트레스에 반응하는 신호전달과정에서 초기에 ROS가 생성이 되고 후기에 ethylene이 다량으로 생성되어 결국 세포죽음에 이르게 하는 상호 synergism을 일으켜 반응을 나타내며, 이러한 반응 과정에서 RbohD와 RbohF 유전자 발현의 억제가 스트레스에 대한 식물체의 저항성을 높이는 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제20권6호
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• pp.914-921
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• 2010

항산화 기능과 면역 억제 기능을 갖는 것으로 알려진 melatonin이 혈관 내피층에서는 어떤 기능을 갖는지 알기 위한 일련의 실험을 수행하였다. 본 연구의 실험 결과, 혈관기능과 관련된 혈관내피세포의 성장, 사멸, 이동에 melatonin은 특이적인 효과를 나타내지 않았고, 백혈구의 혈관내피세포 부착과 백혈구 동종간의 응집에도 melatonin의 역할이 관찰되지 않았다. 이와는 대조적으로 melatonin은 PP2A를 통해 eNOS의 활성을 억제하여 산화질소의 양을 감소시키고, 이로 인해 혈관내피세포의 탈착이 유발되는 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 종합해보면, 혈액 내 고농도의 melatonin은 PP2A 및 eNOS의 활성을 변화시켜 혈관내피세포의 탈착을 상승시킴으로써 혈관내에서 발생할 수 있는 혈전 형성에 의한 병리적 현상을 유발할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.108-109
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• 2013

Mitochondria play key roles in the production of cell's energy. Their dominant function is the synthesis of adenosine 5'-triphosphate (ATP) from adenosine diphosphate (ADP) and phosphate (Pi) through the oxidative phosphorylation. Evaluation of drug-induced mitochondrial toxicity has become increasingly important since mitochondrial dysfunction has recently been implicated in numerous diseases including cancer and diabetes mellitus. Mitochondrial functions have been monitored via oxygen consumption, mitochondrial membrane potential, and more importantly via ATP synthesis since ATP synthesis is the most essential function of mitochondria. Various analytical methods have been employed to investigate ATP synthesis in mitochondria, including high performance liquid chromatography (HPLC), bioluminescence technique, and pH measurement. However, most of these methods are based on destructive analysis or indirect monitoring through the enzymatic reaction. Infrared absorption spectroscopy (IRAS) is one of the useful techniques for real-time, label-free, and direct monitoring of biological reactions [1,2]. However, the strong water absorption requires very short path length in the order of several micrometers. Transmission measurements with thin path length are not suitable for mitochondrial assays because solution handlings necessary for evaluating mitochondrial toxicity, such as rapid mixing of drugs and oxygen supply, are difficult in such a narrow space. On the other hand, IRAS in the multiple internal reflection (MIR) geometry provides an ideal optical configuration to combine solution handling and aqueous-phase measurement. We have recently reportedon a real-time monitoring of drug-induced necrotic and apoptotic cell death using MIR-IRAS [3,4]. Clear discrimination between viable and damaged cells has been demonstrated, showing a promise as a label-free and real-time detection for cell-based assays. In the present study, we have applied our MIR-IRAS system to mitochondria-based assays by monitoring ATP synthesis in isolated mitochondria from rat livers. Mitochondrial ATP synthesis and hydrolysis were in situ monitored with MIR-IRAS, while dissolved oxygen level and solution pH were simultaneously monitored with O2 and pH electrodes, respectively. It is demonstrated that ATP synthesis and hydrolysis can be monitored by the IR spectral changes in phosphate groups in adenine nucleotides and MIR-IRAS is useful for evaluating time-dependent drug effects of mitochondrial toxicants.

• 생명과학회지
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• 제32권1호
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• pp.63-69
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• 2022

Thioredoxin reductase (TrxR) 시스템은 세포 내 산화 환원 반응의 항상성 유지와 신호 전달 경로를 조절하는데 중추적인 역할을 함으로써 세포의 생존과 기능 유지에 필수적이다. TrxR 시스템은 thioredoxin (Trx), TrxR 및 nicotinamide adenine dinucleotide phosphate의 구성요소를 포함하며, TrxR 효소의 촉매 반응에 의해 환원된 Trx는 하위 표적 단백질을 환원시켜 결과적으로 산화적 스트레스에 대한 방어와 세포 분화, 성장 및 사멸을 조절한다. 암세포는 무한한 세포 증식과 높은 대사율로 인해 과도하게 생성된 활성산소종을 소거하기 위해 세포 내 항산화능을 향상시켜 세포의 생존을 유지하는 반면, 항산화 시스템에 대한 의존도 및 민감도가 높아 이를 표적으로 한 항암 활성 연구에서 잠재적인 가능성이 있음을 제시한다. 여러 연구 결과에서 TrxR이 다양한 유형의 암에서 높은 수준으로 발현되고 있음이 밝혀졌고, 또한 TrxR 시스템을 표적으로 한 항암 활성에 대한 연구가 증가하고 있다. 따라서 본 총설에서는 세포 내 TrxR 시스템의 기능과 암의 발달 및 진행에서의 역할을 다루고, TrxR 억제제의 항암 활성 및 기전을 검토함으로써 항암 활성 연구에 대한 전략으로 TrxR 시스템의 타당성과 가치를 논하였다.