The elevated expression of the hyaluronan-mediated motility receptor (HMMR) is known to be highly associated with tumor progression in prostate cancer, but the molecular mechanisms underlying the regulation of HMMR expression remain unclear. Here, we report that mammalian target of rapamycin (mTOR) is a key regulator of HMMR expression, for which its kinase activity is required. Pharmacological inhibitors of mTOR, such as rapamycin and Torin2, markedly suppressed the mRNA level as well as the protein level of HMMR in LNCaP and PC-3 cells. Our data demonstrate that such regulation occurs at the transcription level. HMMR promoter reporter assays revealed that the transcription factor SRF is responsible for the mTOR-mediated transcriptional regulation of HMMR gene. Consistently, the suppression of HMMR expression by Torin2 was noticeably reversed by the overexpression of SRF. Moreover, our findings suggest that the SRF binding sites responsible for the transcriptional regulation of HMMR through the mTOR-SRF axis are located in HMMR promoter sequences carrying the first intron, downstream of the translational start site. Furthermore, the upregulation of HMMR by DHT was abolished by stimulation with rapamycin, prior to DHT treatment, suggesting that mTOR activity is required for the induction of HMMR expression by androgen. Collectively, our study provides new mechanistic insights into the role of mTOR/SRF/AR signaling in HMMR regulation in prostate cancer cells.
Transglutaminase 2 (TGase 2) plays a key role in p53 regulation, depleting p53 tumor suppressor through autophagy in renal cell carcinoma. We found that microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 (LC3), a hallmark of autophagy, were tightly associated with the level of TGase 2 in cancer cells. TGase 2 overexpression increased LC3 levels, and TGase 2 knockdown decreased LC3 levels in cancer cells. Transcript abundance of LC3 was inversely correlated with level of wild type p53. TGase 2 knockdown using siRNA, or TGase 2 inhibition using GK921 significantly reduced autophagy through reduction of LC3 transcription, which was followed by restoration of p53 levels in cancer cells. TGase 2 overexpression promoted the autophagy process by LC3 induction, which was correlated with p53 depletion in cancer cells. Rapamycin-resistant cancer cells also showed higher expression of LC3 compared to the rapamycin-sensitive cancer cells, which was tightly correlated with TGase 2 levels. TGase 2 knockdown or TGase 2 inhibition sensitized rapamycin-resistant cancer cells to drug treatment. In summary, TGase 2 induces drug resistance by potentiating autophagy through LC3 induction via p53 regulation in cancer.
The mechanistic target of rapamycin (mTOR) regulates numerous extracellular and intracellular signals involved in the maintenance of cellular homeostasis and cell growth. mTOR also functions as an endogenous inhibitor of autophagy. Under nutrient-rich conditions, mTOR complex 1 (mTORC1) phosphorylates the ULK1 complex, preventing its activation and subsequent autophagosome formation, while inhibition of mTORC1 using either rapamycin or nutrient deprivation induces autophagy. Autophagy and proteasomal proteolysis provide amino acids necessary for protein translation. Although the connection between mTORC1 and autophagy is well characterized, the association of mTORC1 inhibition with proteasome biogenesis and activity has not been fully elucidated yet. Proteasomes are long-lived cellular organelles. Their spatiotemporal rather than homeostatic regulation could be another adaptive cellular mechanism to respond to starvation. Here, we reviewed several published reports and the latest research from our group to examine the connection between mTORC1 and proteasome. We have also investigated and described the effect of mTORC1 inhibition on proteasome activity using purified proteasomes. Since mTORC1 inhibitors are currently evaluated as treatments for several human diseases, a better understanding of the link between mTORC1 activity and proteasome function is of utmost importance.
Kim Jun-Sung;Park Jin Hong;Park Sung-Jin;Kim Hyun Woo;Hua Jin;Cho Hyun Sun;Hwang Soon Kyung;Chang Seung Hee;Tehrani Arash Minai;Cho Myung Haing
Toxicological Research
/
v.21
no.4
/
pp.347-353
/
2005
Eukaryotic initiation factor 4E (elF4E) is a key element for cap-dependent protein translation controlled by affinity between elF4E and 4E-binding protein 1 (4E-BP1). Rapamycin can also affect protein translation by regulating 4E-BP1 phosphorylation. Tobacco-specific nitrosamine, 4(N-methyl-N-nitrosamino )-1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK) is a strong lung carcinogen, but its precise lung cancer induction mechanism remains unknown. Relative roles of cap-dependent and -independent protein translation in terms of NNK-induced lung carcinogenesis were elucidated using normal human bronchial epithelial cells. NNK concentrations applied in this study did not decrease cell viability. Addition of NNK restored rapamycin-induced decrease of protein synthesis and rapamycin-induced phosphorylation of 4E-BP1, and increased expression levels of mTOR, ERK1/2, p70S6K, and Raf-1 in a concentration-dependent manner. NNK also caused perturbation of normal cell cycle progression. Taken together, NNK might cause toxicity through the combination of restoration of 4E-BP1 phosphorylation and increase of elF4E as well as mTOR protein expression, interruption of Raf1/ERK as well as the cyclin G-associated p53 network. Our data could be applied towards elucidation of the molecular basis for lung cancer treatment.
The mitogen-stimulated serine/threonine kinase $p70^{S6k}$ plays an important role in the progression of cells from $G_0/G$_1$$ to S phase of the cell cycle by translational up-regulation of a family of mRNA transcripts family of mRNA transcripts which contain polypyrimidine tract at their 5 transcriptional start site. Here, we report that $p70^{S6k}$ was constitutively phosphorylated and activated to various degrees in serum-deprived AGS, A2058, HT-1376, MG63, MCF7, MDA-MB-435S, MDA-MB-231 and MB-157. Rapamycin treatment induced a significant dephosphorylation and inactivation of $p70^{S6k}$ in all cancer cell lines, while wortmannin, a specific inhibitor of PI3-K, caused a mild dephosphorylation of $p70^{S6k}$ in AGS, MDA-MB-435S and MB-157. In addition, SQ20006, methylxanthine phosphodiesterase inhibitor, reduced the phosphorylation of $p70^{S6k}$ in all cancer cells tested. Consistent with inhibitory effect of rapamycin on $p70^{S6k}$ activity, rapamycin inhibited [$^3H$]-thymidine incorporation and increased the number of cells at $G_{0}G_{1}$ phase. Furthermore, these inhibitory effects were accompanied by the decrease in growth of cancer cells. Taken together, the results indicate that the antiproliferative activity of rapamycin might be attributed to cell cycle arrest at $G_{0}G_{1}$ phase in human cancer cells through the inhibition of constitutively activated $p70^{S6k}$ of cancer cells and suggest $p70^{S6k}$ as a potential target for therapeutic strategies aimed at preventing or inhibiting tumor growth.
Focal cortical dysplasia type II (FCDII) is a focal malformation of the developing cerebral cortex and the major cause of intractable epilepsy. However, since the molecular genetic etiology of FCD has remained enigmatic, the effective therapeutic target for this condition has remained poorly understood. Our recent study on FCD utilizing various deep sequencing platforms identified somatic mutations in MTOR (existing as low as 1% allelic frequency) only in the affected brain tissues. We observed that these mutations induced hyperactivation of the mTOR kinase. In addition, focal cortical expression of mutant MTOR using in utero electroporation in mice, recapitulated the neuropathological features of FCDII, such as migration defect, cytomegalic neuron and spontaneous seizures. Furthermore, seizures and dysmorphic neurons were rescued by the administration of mTOR inhibitor, rapamycin. This study provides the first evidence that brain somatic activating mutations in MTOR cause FCD, and suggests the potential drug target for intractable epilepsy in FCD patients.
Microglia play a role in maintaining and resolving brain tissue homeostasis. In pathological conditions, microglia release pro-inflammatory cytokines and cytotoxic factors, which aggravate the progression of neurodegenerative diseases. Autophagy pathway might be involved in the production of pro-inflammatory cytokines and cytotoxic factors in microglia, though details of the mechanism remain largely unknown. In the present study, we examined the role of the autophagy pathway in activated BV2 microglia cells. In BV2 cells, rapamycin treatment activated the formation of anti-LC3-labeled autophagosomes, whereas the ATG5 depletion using siRNA-ATG5 prevented the formation of LC3-labeled autophagosomes, indicating that BV2 cells exhibit an active classical autophagy system. When treated with LPS, BV2 cells expressed an increase of anti-LC3-labeled dots. The levels of LC3-labeled dots were not suppressed, instead tended to be enhanced, by the inhibition of the autophagy pathway with siRNA-ATG5 or wortmannin, suggesting that LPS-induced LC3-labeled dots in nature were distinct from the typical autophagosomes. The levels of LPS-induced expression of iNOS and IL6 were suppressed by treatment with rapamycin, and conversely, their expressions were enhanced by siRNA-ATG5 treatment. Moreover, the activation of the autophagy pathway using rapamycin inhibited cell death of LPS-stimulated microglia. These results suggest that although microglia possess a typical autophagy pathway, the glial cells express a non-typical autophagy pathway in response to LPS, and the activation of the autophagy pathway suppresses the expression of iNOS and IL6, and the cell death of LPS-stimulated microglia.
Although the contributions of sitagliptin to endothelial dysfunction in diabetes mellitus were previously reported, the mechanisms still undefined. Autophagy plays an important role in the development of diabetes mellitus, but its role in diabetic macrovascular complications is unclear. This study aims to observe the effect of sitagliptin on macrovascular endothelium in diabetes and explore the role of autophagy in this process. Diabetic rats were induced through administration of high-fat diet and intraperitoneal injection of streptozotocin. Then diabetic rats were treated with or without sitagliptin for 12 weeks. Endothelial damage and autophagy were measured. Human umbilical vein endothelial cells were cultured either in normal glucose or in high glucose medium and intervened with different concentrations of sitagliptin. Rapamycin was used to induce autophagy. Cell viability, apoptosis and autophagy were detected. The expressions of proteins in c-Jun N-terminal kinase (JNK)-Bcl-2-Beclin-1 pathway were measured. Sitagliptin attenuated injuries of endothelium in vivo and in vitro. The expression of microtubuleassociated protein 1 light chain 3 II (LC3II) and beclin-1 were increased in aortas of diabetic rats and cells cultured with high-glucose, while sitagliptin inhibited the over-expression of LC3II and beclin-1. In vitro pre-treatment with sitagliptin decreased rapamycin-induced autophagy. However, after pretreatment with rapamycin, the protective effect of sitagliptin on endothelial cells was abolished. Further studies revealed sitagliptin increased the expression of Bcl-2, while inhibited the expression of JNK in vivo. Sitagliptin attenuates injuries of vascular endothelial cells caused by high glucose through inhibiting over-activated autophagy. JNK-Bcl-2-Beclin-1 pathway may be involved in this process.
Atherosclerosis arising from the pro-inflammatory conditions associated with chronic kidney disease (CKD) increases major cardiovascular morbidity and mortality. Rapamycin (RAPA) is known to inhibit atherosclerosis under CKD and non-CKD conditions, but it can cause dyslipidemia; thus, the co-application of lipid-lowering agents is recommended. Atorvastatin (ATV) has been widely used to reduce serum lipids levels, but its synergistic effect with RAPA in CKD remains unclear. Here, we analyzed the effect of their combined treatment on atherosclerosis stimulated by CKD in apolipoprotein E-deficient (ApoE-/-) mice. Oil Red O staining revealed that treatment with RAPA and RAPA+ ATV, but not ATV alone, significantly decreased the atherosclerotic lesions in the aorta and aortic sinus, compared to those seen in the control (CKD) group. The co-administration of RAPA and ATV improved the serum lipid profile and raised the expression levels of proteins involved in reverse cholesterol transport (LXRα, CYP7A1, ABCG1, PPARγ, ApoA1) in the liver. The CKD group showed increased levels of various genes encoding atherosclerosispromoting cytokines in the spleen (Tnf-α, Il-6 and Il-1β) and aorta (Tnf-α and Il-4), and these increases were attenuated by RAPA treatment. ATV and RAPA+ATV decreased the levels of Tnf-α and Il-1β in the spleen, but not in the aorta. Together, these results indicate that, in CKD-induced ApoE-/- mice, RAPA significantly reduces the development of atherosclerosis by regulating the expression of inflammatory cytokines and the co-application of ATV improves lipid metabolism.
Background: When cells are damaged by nicotine, cellular senescence due to oxidative stress accelerates. In addition, stress-induced inflammatory response and cellular senescence cause the accumulation of damaged organelles in cells, and autophagy appears to remove them. Conversely, when autophagy is reduced, harmful cell components accumulate, and aging is accelerated. This study aimed to determine the association between nicotine-induced cellular senescence and autophagy expression patterns in human gingival fibroblasts. Methods: Cells were treated with various concentrations of nicotine (0, 0.1, 0.5, 1, 2, and 5 mM) and 10 nM rapamycin was added to 1 mM nicotine to investigate the relationship between autophagy and cellular senescence. Cell viability was confirmed using WST-8 and the degree of cellular senescence was measured by SA-β-gal staining. The expression of the inflammatory proteins (COX-2 and iNOS) and autophagy markers (LC3-II, p62, and Beclin-1) was analyzed by western blotting. Results: The cell viability tended to decrease in a concentration-dependent manner. COX-2 showed no concentration-dependent expression and iNOS increased in the 0.5 mM nicotine treated group. The degree of cellular senescence was the highest in the 1 mM nicotine treatment group. In the group treated with rapamycin and nicotine, the conversion ratio of LC3-II to LC3-I was the highest, that of p62 was the lowest, and the level of Beclin-1 proteins was significantly increased. Furthermore, the degree of cellular senescence was reduced in the group in which rapamycin was added to nicotine compared to that in the group treated with nicotine alone. Conclusion: This study provides evidence that autophagy activated in an aging environment reduces cellular senescence to a certain some extent.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.