Kim, Wha Young;Cai, Wen Ting;Jang, Ju Kyong;Kim, Jeong-Hoon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.24
no.1
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pp.121-126
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2020
The ezrin-radixin-moesin (ERM) proteins are a family of membrane-associated proteins known to play roles in cell-shape determination as well as in signaling pathways. We have previously shown that amphetamine decreases phosphorylation levels of these proteins in the nucleus accumbens (NAcc), an important neuronal substrate mediating rewarding effects of drugs of abuse. In the present study, we further examined what molecular pathways may be involved in this process. By direct microinjection of LY294002, a PI3 kinase inhibitor, or of S9 peptide, a proposed GSK3β activator, into the NAcc core, we found that phosphorylation levels of ERM as well as of GSK3β in this site are simultaneously decreased. These results indicate that ERM proteins are under the regulation of Akt-GSK3β signaling pathway in the NAcc core. The present findings have a significant implication to a novel signal pathway possibly leading to structural plasticity in relation with drug addiction.
Lee, Seung Bum;Ho, Jin-Nyoung;Yoon, Sung Hwan;Kang, Ga Young;Hwang, Sang-Gu;Um, Hong-Duck
Molecules and Cells
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v.28
no.6
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pp.583-588
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2009
The peroxiredoxin family of peroxidase has six mammalian members (Prx 1-6). Considering their frequent up-regulation in cancer cells, Prxs may contribute to cancer cells' survival in face of oxidative stress. Here, we show that Prx 6 promotes the invasiveness of lung cancer cells, accompanied by an increase in the activity of phosphoinositide 3-kinase (PI3K), the phosphorylation of p38 kinase and Akt, and the protein levels of uPA. Functional studies reveal that these components support Prx 6-induced invasion in the sequence p38 kinase/PI3K, Akt, and uPA. The findings provide a new understanding of the action of Prx 6 in cancer.
The stems of Dendrobium moniliforme have been used in traditional herbal medicine for the treatment of fever and lack of body fluid in Korea. In this study, we investigated anti-inflammatory effects of the aqueous extract of D. moniliforme stems (DM) in response to lipoteichoic acid (LTA), a major constituent of the cell wall of Gram-positive bacteria. DM inhibited LTA-induced expression of a pro-inflammatory mediator inducible nitric oxide synthase (iNOS) in the murine macrophages. And DM induced expression of heme oxygenase-1 (HO-1) at the transcriptional level. Conversely, the knockdown of HO-1 expression by siRNA markedly reversed the inhibitory effects of DM on LTA-induced iNOS expression. We also demonstrated that nuclear translocation of Nrf2 was increased following treatment with DM. In addition, DM-mediated Nrf2 activation and HO-1 expression were suppressed by PI3K/Akt and p38 inhibitors; treatment with DM also resulted in phosphorylation of Akt and p38. These results suggest that DM inhibits the expression of iNOS in LTA-stimulated macrophages, and that these effects are mediated by the upregulation of HO-1 expression via PI3K/Akt/p38-Nrf2 signaling.
Sphingolipid metabolites regulate many aspects of cell proliferation, differentiation, and apoptosis. In the present study, we have assessed the effects of the novel phytosphingosine derivative, N-acetylphytospingosine (NAPS), on the depigmentation of murine B16F10 melanoma cells, and have also attempted to identify the possible signaling pathway involved, in comparison with $C_{2}-ceramide$. NAPS and $C_{2}-ceramide$ both inhibited the growth of the B16F10 cells in a dose-dependent manner. Melanin content and tyrosinase activity were significantly reduced in response to treatment with NAPS and $C_{2}-ceramide$ at concentrations in a range between $1-5\;{\mu}M$. However, the levels of tyrosinase mRNA, as well as the levels of tyrosinase related protein-1 (TRP-1) and tyrosinase related protein-2 (TRP-2) genes and the level of tyrosinase protein remained unaffected by treatment with either NAPS or $C_{2}-ceramide$. We also attempted to determine the signaling pathway exploited by NAPS and $C_{2}-ceramide$. Interestingly, the phosphorylation of Akt/PKB at serine 473 by NAPS was reduced at the 5 minute mark, whereas $C_{2}-ceramide$ induced the phosphorylation of Akt/PKB at serine 473. Finally, Akt/PKB activity in the NAPS-treated cells was elevated in comparison with the untreated cells. LY294002, a specific PI3-K inhibitor which is located upstream of Akt/PKB, inhibited the phosphorylation of Akt/PKB, but induced an increase in melanin synthesis. These results suggest that the activation of Akt/PKB at serine 473 is related with the suppression of melanin production in the B16F10 mouse melanoma cells. Therefore, the mechanisms exploited by NAPS and $C_{2}-ceramide$ responsible for the depigmentation of B16F10 cells were concluded to involve the inhibition of melanosomal tyrosinase activity.
Mistletoe lectin has been reported to induce apoptosis in different cancer cell lines in vitro and to show antitumor activity against a variety of tumors in animal models. We previously demonstrated the Korean mistletoe lectin (Viscum album var. coloratum, VCA)-induced apoptosis by down-regulation of Bcl-2 and telomerase activity and by up-regulation of Bax through p53- and p21-independent pathway in hepatoma cells. In the present study, we observed the induction of apoptotic cell death through activation of caspase-3 and the inhibition of telomerase activity through transcriptional down-regulation of hTERT in the VCA-treated A253 cells. We also observed the inhibition of telomerase activity and induction of apoptosis resulted from dephosphorylation of Akt in the survival signaling pathways. In addition, combining VCA with the inhibitors of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase) upstream of Akt, wortmannin and LY294002 showed an additive inhibitory effect of telomerase activity. In contrast, the inhibitor of protein phosphatase 2A (PP2A), okadaic acid inhibited VCA-induced dephosphorylation of Akt and inhibition of telomerase activity. Taken together, VCA induces apoptotic cell death through Akt signaling pathway in correlated with the inhibition of telomerase activity and the activation of caspase-3. From these results, together with our previous studies, we suggest that VCA triggers molecular changes that resulting in the inhibition of cell growth and the induction of apoptotic cell death of cancer cells, which suggest that VCA may be useful as chemotherapeutic agent for cancer cells.
Park, Song-Yi;Lee, Sol-Hwa;Park, Ock-Jin;Kim, Young-Min
Journal of Life Science
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v.21
no.1
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pp.89-95
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2011
p53 is tumor suppressor gene that regulates apoptosis such as caspase-dependent and p21-mediated signaling pathways. PI3K/Akt is known to be over-activated in cancer cells. Akt activates many survival-related signals such as mTOR and COX-2. Inactivation of Akt would result in non-inhibition of p53 as well as induced apoptosis. In this study, we showed that curcumin and EGCG activate p53 via inhibition of the Akt signaling pathway. Treatments using curcumin and EGCG in different concentrations for 24 hr and 48 hr inhibited proliferation of HCT116 colon cancer cells and increased apoptotic cell death. Also, our data showed that curcumin and EGCG increased the p53 expression and decreased the p-Akt. Treatment of LY294002 (Akt inhibitor) resulted in decreased cell proliferation of cancer cells, while LY294002 treated with curcumin or EGCG showed a greater decrease of cell proliferation. In addition, inhibition of Akt induced p53 activation in HCT116 colon cancer cells. These results suggest that curcumin and EGCG induce apoptosis by inhibiting Akt and increase p53 in HCT116 colon cancer cells.
Molecular targeting for the altered signaling pathways has been proven to be effective for the treatment of many types of human cancer, including colorectal cancer (CRC). The dual phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) and mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor BEZ235 has shown to exhibit potent antitumor activity against solid tumors. Autophagy is a cellular lysosomal catabolic process to maintain metabolic homeostasis, which has been known to be induced in response to many therapeutic agents in cancer cells. This process is negatively regulated by mTOR and often acts as prosurvival or prodeath mechanism following cancer therapeutics. The current study was designed to investigate the antiproliferation activity of BEZ235 and to evaluate the role of autophagy induced by BEZ235 using HCT15 CRC cells bearing ras oncogene mutation. We found that BEZ235 decreases cell viability, which was mostly dependent on $G_1$ arrest of cell cycle via suppression of cyclin A expression. BEZ235 affects PI3K/Akt/mTOR signaling pathway by increasing the phosphorylation of AKT at $Ser^{473}$ and RAS/RAF/MEK/ERK pathway by decreasing the phosphorylation of ERK at $Tyr^{204}$. BEZ235 also stimulated autophagy induction as evidenced by the increased expression of LC3-II and abundant acidic vesicular organelles (AVOs) in the cytoplasm. In addition, the combination of BEZ235 with autophagy inhibitor chloroquine, a known antagonist of autophagy, counteracted the antiproliferation effect of BEZ235. Thus, our study indicates that autophagy induced in response to BEZ235 treatment appears to act as cell death mechanism in HCT15 CRC cells.
Programmed cell death systems are important for an active type of cell deaths. Among them, a type of programmed cell death, autophagy is activated in cancer cells in response to multiple stresses and has been demonstrated to promote tumor cell survival and drug resistance. Thus, in the area of cancer, over the time frame form around the 1940s to date, of the 155 small molecules, 73% are other than "synthetic", with 47% actually being either "natural products" or "directly derived therefrom". Autophagy has multiple physiological functions in multicellular organisms, including protein degradation and organelle turnover. Genes and proteins that constitute the basic machinery of the autophagic process were first identified in the yeast system and some of their mammalian orthologues have been characterized as well. Numerous oncogenes, including Akt1, Bcl-2, NF1, PDPK1, class I PI3K, PTEN, and Ras and oncosuppressors, inculuding Bec-1, Bif-1, DAPK-1, p53 and UVRAG suppress or promote the autophagy pathway. Regulation of autophagy in tumors is governed by similar principles of the normal cells, only in a much more complicated manner, given the frequently observed abnormal PI3K activation in cancer and the multitude of interactions between the PI3K/AKT/mTOR pathway and other cell signaling cascades, often also deregulated in tumor cells. Autophagy induction by some anticancer agents underlines the potential utility of its induction as a new cancer treatment modality of development for natural medicines.
Chen, Zhi-Qing;Zhou, You;Huang, Jun-Wen;Chen, Feng;Zheng, Jing;Li, Hao-Liang;Li, Tao;Li, Lang
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.25
no.2
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pp.147-157
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2021
Coronary microembolization (CME) is associated with cardiomyocyte apoptosis and cardiac dysfunction. Puerarin confers protection against multiple cardiovascular diseases, but its effects and specific mechanisms on CME are not fully known. Hence, our study investigated whether puerarin pretreatment could alleviate cardiomyocyte apoptosis and improve cardiac function following CME. The molecular mechanism associated was also explored. A total of 48 Sprague-Dawley rats were randomly divided into CME, CME + Puerarin (CME + Pue), sham, and sham + Puerarin (sham + Pue) groups (with 12 rats per group). A CME model was established in CME and CME + Pue groups by injecting 42 ㎛ microspheres into the left ventricle of rats. Rats in the CME + Pue and sham + Pue groups were intraperitoneally injected with puerarin at 120 mg/kg daily for 7 days before operation. Cardiac function, myocardial histopathology, and cardiomyocyte apoptosis index were determined via cardiac ultrasound, hematoxylin-eosin (H&E) and hematoxylin-basic fuchsin-picric acid (HBFP) stainings, and TdT-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) staining, respectively. Western blotting was used to measure protein expression related to the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (Akt)/glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) pathway. We found that, puerarin significantly ameliorated cardiac dysfunction after CME, attenuated myocardial infarct size, and reduced myocardial apoptotic index. Besides, puerarin inhibited cardiomyocyte apoptosis, as revealed by decreased Bax and cleaved caspase-3, and up-regulated Bcl-2 and PI3K/Akt/GSK-3β pathway related proteins. Collectively, puerarin can inhibit cardiomyocyte apoptosis and thus attenuate myocardial injury caused by CME. Mechanistically, these effects may be achieved through activation of the PI3K/Akt/GSK-3β pathway.
Kim, Taewan;Kim, Taehyung;Choi, Soonyoung;Ko, Hyeran;Park, Deokbae;Lee, Youngki
Development and Reproduction
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v.22
no.2
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pp.133-142
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2018
Patients with type II diabetes mellitus are more susceptible to colorectal cancer (CRC) incidence than non-diabetics. The anti-diabetic drug metformin is most commonly prescribed for the treatment of this disease and has recently shown antitumor effect in preclinical studies. The aberrant mutational activation in the components of RAS/RAF/MEK/ERK and PI3K/AKT/mTOR signaling pathway is very frequently observed in CRC. We previously reported that metformin inhibits the phosphorylation of ERK and BEZ235, a dual inhibitor of PI3K and mTOR, has anti-tumor activity against HCT15 CRC cells harboring mutations of KRAS and PIK3CA. Therefore, we hypothesized that simultaneous inhibition of two pathways by combining metformin with BEZ235 could be more effective in the suppression of proliferation than single agent treatment in HCT15 CRC cells. Here, we investigated the combinatory effect of metformin and BEZ235 on the cell survival in HCT15 CRC cells. Our study shows that both of the two signaling pathways can be blocked by this combinational strategy: metformin suppressed both pathways by inhibiting the phosphorylation of ERK, 4E-BP1 and S6, and BEZ235 suppressed PI3K/AKT/mTOR pathway by reducing the phosphorylation of 4E-BP1 and S6. This combination treatment synergistically reduced cell viability. The combination index (CI) values ranged from 0.44 to 0.88, indicating synergism for the combination. These results offer a preclinical rationale for the potential therapeutic option for the treatment of CRC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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