Exposure of isolated intact mitochondria to near UV to visible light resulted in not only loss of respiration, the most well-documented phenomenon regarding phototoxic effects in the respiring organelles, but also lipid peroxidation of membranes and mitochondrial swelling; these turned out to be O$_2$-dependent and thus prevented by anaerobiosis, enhanced by a partial deuteration of the suspension medium, and suppressed by the presence of a singlet oxygen ($^1O_2$) scavenger. Measurements of the spectral dependence of such detrimental effects of light on mitochondrial structure and function revealed that all the resulting spectra bear a significant resemblance to the action spectrum for photogeneration of $^1O_2$ from mitochondrial membranes, which in turn carries the spectral characteristics of light absorption by mitochondrial Fe-S centers. Futhermore, destructing the Fe-S centers by a mercurial treatment of mitochondria brought about a striking reduction of the light-induced membrane peroxidation and swelling of mitochondria. These results are consistent with the suggestion that the impairment of functional, structural integrity of mitochondria caused by strong irradiation is directly related to the production of $^1O_2$ in mitochondria, photosensitized by the Fe-S centers. This paper also presents kinetic data which indicate that, among various membrane-bound protein systems associated with mitochondrial energy metabolism, the respiratory chain is the primary target for photodamage.
Kim, Nam-Hoon;Park, Hyo Jung;Oh, Mi-Kyung;Kim, In-Sook
BMB Reports
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제46권1호
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pp.59-64
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2013
Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) and telomerase are considered attractive targets for anticancer therapy. The in vitro anticancer activity of the gold(I) compound auranofin was investigated using MDA-MB 231 human breast cancer cells, in which STAT3 is constitutively active. In cell culture, auranofin inhibited growth in a dose-dependent manner, and N-acetyl-L-cysteine (NAC), a scavenger of reactive oxygen species (ROS), markedly blocked the effect of auranofin. Incorporation of 5-bromo-2'-deoxyuridine into DNA and anchorage-independent cell growth on soft agar were decreased by auranofin treatment. STAT3 phosphorylation and telomerase activity were also attenuated in cells exposed to auranofin, but NAC pretreatment restored STAT3 phosphorylation and telomerase activity in these cells. These findings indicate that auranofin exerts in vitro antitumor effects in MDA-MB 231 cells and its activity involves inhibition of STAT3 and telomerase. Thus, auranofin shows potential as a novel anticancer drug that targets STAT3 and telomerase.
Kwak, Ju Yeon;Ham, Hyun Joo;Kim, Cheol Min;Hwang, Eun Seong
Molecules and Cells
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제38권3호
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pp.229-235
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2015
Nicotinamide (NAM) has been shown to suppress reactive oxygen species (ROS) production in primary human fibroblasts, thereby extending their replicative lifespan when added to the medium during long-term cultivation. Based on this finding, NAM is hypothesized to affect cellular senescence progression by keeping ROS accumulation low. In the current study, we asked whether NAM is indeed able to reduce ROS levels and senescence phenotypes in cells undergoing senescence progression and those already in senescence. We employed two different cellular models: MCF-7 cells undergoing senescence progression and human fibroblasts in a state of replicative senescence. In both models, NAM treatment substantially decreased ROS levels. In addition, NAM attenuated the expression of the assessed senescence phenotypes, excluding irreversible growth arrest. N-acetyl cysteine, a potent ROS scavenger, did not have comparable effects in the tested cell types. These data show that NAM has potent antioxidative as well as anti-senescent effects. Moreover, these findings suggest that NAM can reduce cellular deterioration caused by oxidative damage in postmitotic cells in vivo.
Objectives : Peroxynitrite (ONOO-), superoxide anion radical (?O2-) and nitric oxide (NO) are cytotoxic because they can oxidize several cellular components such as proteins, lipids and DNA. They have been implicated in the aging process, and age-related diseases such as Alzheimer's disease, rheumatoid arthritis, cancer and atherosclerosis. The aim of this study was to investigate Sabohwan's activity for scavenging ONOO- and its precursors. NO and ?02-. Methods : For this study, the fluorescent probes, namely 2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFDA), 4.5-diaminofluorescein (DAF-2) and dihydrorhodamine 123 (DHR 123) were used. Results : Sabohwanblocked tert-butylhydroperoxide (t-BHP)-induced cell death in a dose-dependent fashion. It scavenged t-BHP-induced ONOO-, NO and ?O2- in YPEN cells. Sabohwan inhibited the generation of ONOO-, NO and ?O2- in the lipopolysaccharide (LPS)-treated mouse kidney postmitochondria both in vitro and in vivo. The lipid peroxide level increased and glutathione level decreased in the LPS-treated mice, whereas the ones in the Sabohwanadministered group among the LPS-treated mice reversed toward their natural levels. Conclusions : These results suggest that Sabohwanis an effective ONOO-, ?O2- and NO scavenger, and thereby it might have a potential role as a therapy against the aging process and age-related diseases.
To investigate and evaluated the scavenging and antioxidative effects of various flavonoids on paraquat induced toxicity, in vivo and vitro tests of eight flavonoids (catechin, epocatechin, flavone, chrysin, apigenin, quercetin, morin and biochanin A) were carried out. The generation of reactive oxygen substances(ROS) in PMS-NADH system $H_2O_2$ induced hemolysis and lipidperoxidation to blood, NADPH dependent lipidperoxidation to liver and lung microsome by paraquat were studied.The results are summerized as follows; 1) In the concentration ranges from 3.3 to 9.8$\mu$M of catechin,epicatechin, quercetin and biochanin A removed the 50% of DPPH radical scavenging effects. 2) In the concentration ranges from 0.60 to 1.86 mM of catechin, epicatechin, quercetin and biochanin A showed the inhibitory and antioxidative activity on superoxide anion which gernerated in PMA-NADH system. 3) In the concentration ranges from 0.12 to 0.49mM of catechin, epicatechin, quercetin and biochanin A showed the inhibitory and antioxidative activity on H202 which generated in PMA-NADH system. 4) In the concentration ranges from 0.6 x10$^{-5}$ to 6.3 x 10$^{-5}$mM of catechin, epicatechin, flavone, chrysin, quercetin and morin showed the inhibitory and antioxidative activity on $H_2O_2$ induced hemolysis to blood 5) All flavonoids tested exhibited inhibitory and antioxidative effects on paraquat induced liver and tung microsomal lipidperoxidation. Therefore, all flavonoids evaluated showed the useful compounds for scavenger and antioxidant on paraquat induced toxicity.
I investigated whether snake venom toxin(SVT) from Vipera lebetina turanica enhances the apoptosis ability of tumor necrosis factor(TNF)-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL) in cancer cells. TRAIL inhibited HCT116 cell growth in a dose-dependent manner. Consistent with cell growth inhibition, the expression of TRAIL receptors; DR4 and DR5 was significantly increased as well as apoptosis related proteins such as cleaved caspase-3, 8, 9 and Bax. However, the expression of survival proteins(eg, cFLIP, survivin, XIAP and Bcl2) was suppressed by the combination treatment of SVT and TRAIL. Pretreatment with the reactive oxygen species(ROS) scavenger N-acetylcysteine reduced the SVT and TRAIL-induced upregulation of DR4 and DR5 expression and expression of the apoptosis related protein such as caspase-3 and-9 as well as cell growth inhibitory effects. The collective results suggest that SVT facilitates TRAIL-induced apoptosis in human colorectal cancer HCT116 cells through up-regulation of the TRAIL receptors; DR4 and DR5 via ROS pathway signals.
Cadmium (Cd) generates reactive oxygen species (ROS), which in turn cause the apoptosis of various cell types including developing germ cells in rodent testis. Ascorbic acids (AA), one of the ROS scavengers, had been reported to protect against Cd-induced apoptosis. N-Acetyl-L-cysteine (NAC), another ROS scavenger, is known to remove ROS and alleviate the Cd-induced apoptosis in various cell types. In this study we tried to elucidate how NAC affected on Cd-induced cell apoptosis in rat testis. Rats were administered with NAC before and after Cd treatment and then testicular cell apoptosis was examined. NAC treatment resulted in the reduction of Cd-induced chromosomal DNA fragmentation in agarose gel electrophoresis. Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end-labeling (TUNEL) assay showed that treatment of NAC reduced the Cd-induced apoptosis of germ cells. The administration of NAC showed that the translocation of apoptosis inducing factor (AIF) from mitochondria to nucleus was prevented, which indicated that the mechanism of Cd-induced testicular apoptosis is mediated through the release of AIF in caspase-independent manner. Taken together, the NAC may remove Cd-induced ROS and protect ROS-induced cell apoptosis in rat testis.
An antioxidant was isolated from Korean mistletoe (Viscum album var. coloratum) by consecutive purification using silica gel, Sephadex LH-20, and RP-HPLC. The active principle was identified as homo-flavoyadorinin-B (3',7-dimethoxyluteolin-4'-O-[apiosyl $(1{\rightarrow}2)$ glucoside]) by spectral analyses. It inhibited 74.6% of hydroxyl radical and 30.6% of superoxide anion radical at 0.01 mM; however, th~compound did not show any scavenging activity against hydrogen peroxide radical. At 0.1 mM, above compound scavenged superoxide anion radical about twice as effective as positive controls, BHT and ${\alpha}-tocopherol$. Radical scavenging activities of homo-flavoyadorinin-B on DPPH, hydroxyl, and hydrogen peroxide radicals were almost same with those of positive controls.
Vaccinium uliginosum L. (VU) is a flowering plant in the genus Vaccinium has berry fruit. This study was performed to investigate the effect of water extract of Vaccinium uliginosum L. and fractions on inhibition of melanogenesis and wrinkle formation. One hundred grams of the Vaccinium uliginosum L. was extracted with 2,000 mL of water ($90^{\circ}C$, 16h, 2 times). The water extracts were lyophilized and stored at $4^{\circ}C$ until used. Vaccinium uliginosum L. extracts showed scavenger activities on DPPH radical, superoxide anion radical, hydroxyl radical, hydrogen peroxide and singlet oxygen radical, dose dependently. And VU extract and fractions reduced melanin contents on B16F10 melanoma and inhibited the expression of melanogenesis-related proteins, tyrosinase, tyrosinase-related protein (TRP-1) and dapachrometa utomerase (Dct, TRP-2). Moreover VU extract and fractions stimulated procollagen production and inhibited MMP-1 production in human fibroblast. And it decreased degree of wrinkle formation in hairless mouse skin that induced by DVB irradiation for 9 weeks. From the above results, it is possible that Vaccinium uliginosum L. may be developed to be the health functional food and functional cosmetics that have anti-melanogenesis and anti-wrinkle effect.
Kim, Jusnseong;Kim, Eun-A;Kang, Nalae;Choi, Youn Kyung;Heo, Soo-Jin
한국해양바이오학회지
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제12권2호
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pp.91-98
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2020
Stichopus japonicas (red sea cucumbers) inhabit the coastal sea surrounding Jeju Island, South Korea, and are thought to have various medicinal properties. In this study, we investigated the anticancer activity of a red sea cucumber (S. japonicus) collected from Jeju Island. We obtained the red sea cucumber extract (RSCE), and observed that it inhibited the tumor cell growth and increased reactive oxygen species (ROS) production associated with the induction of apoptosis through the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway in murine colon carcinoma cells (CT-26). Treatment with RSCE and N-acetylcysteine, which is a ROS scavenger, increased ROS production and apoptosis via the regulation by the MAPK pathway on the ERK and JNK compared with the nontreated group. Therefore, RSCE promotes ROS-mediated suppression of the ERK and JNK activation, and subsequently inhibits cancer progression, suggesting that RSCE may be beneficial in treating colon carcinoma.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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