• BMB Reports
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• 제52권8호
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• pp.502-507
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• 2019

Translation is a costly, but inevitable, cell maintenance process. To reduce unnecessary ATP consumption in cells, a fine-tuning mechanism is needed for both ribosome biogenesis and translation. Previous studies have suggested that the ribosome functions as a hub for many cellular signals such as ribotoxic stress response, mammalian target of rapamycin (mTOR), and ribosomal S6 kinase (RSK) signaling. Therefore, we investigated the relationship between ribosomes and mitogen-activated protein kinase (MAPK) activation under ribotoxic stress conditions and found that the activation of c-Jun N-terminal kinases (JNKs) was suppressed by ribosomal protein knockdown but that of p38 was not. In addition, we found that JNK activation is driven by the association of inactive JNK in the 80S monosomes rather than the polysomes. Overall, these data suggest that the activation of JNKs by ribotoxic stress is attributable to 80S monosomes. These 80S monosomes are active ribosomes that are ready to initiate protein translation, rather than polysomes that are already acting ribosomes involved in translation elongation.

• BMB Reports
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• 제54권9호
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• pp.439-450
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• 2021

Translating ribosomes accompany co-translational regulation of nascent polypeptide chains, including subcellular targeting, protein folding, and covalent modifications. Ribosome-associated quality control (RQC) is a co-translational surveillance mechanism triggered by ribosomal collisions, an indication of atypical translation. The ribosome-associated E3 ligase ZNF598 ubiquitinates small subunit proteins at the stalled ribosomes. A series of RQC factors are then recruited to dissociate and triage aberrant translation intermediates. Regulatory ribosomal stalling may occur on endogenous transcripts for quality gene expression, whereas ribosomal collisions are more globally induced by ribotoxic stressors such as translation inhibitors, ribotoxins, and UV radiation. The latter are sensed by ribosome-associated kinases GCN2 and ZAKα, activating integrated stress response (ISR) and ribotoxic stress response (RSR), respectively. Hierarchical crosstalks among RQC, ISR, and RSR pathways are readily detectable since the collided ribosome is their common substrate for activation. Given the strong implications of RQC factors in neuronal physiology and neurological disorders, the interplay between RQC and ribosome-associated stress signaling may sustain proteostasis, adaptively determine cell fate, and contribute to neural pathogenesis. The elucidation of underlying molecular principles in relevant human diseases should thus provide unexplored therapeutic opportunities.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권1호
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• pp.164-171
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• 2019

기존에는 방사선 요법은 효과에 비해 소화기 점막 궤양 등 부작용이 많다. 본 연구는 방사선의 작용을 모사하는 방사선 모사 미생물 유래 리보솜 스트레스 반응을 이용하여 방사선 치료의 한계를 대체할 기전적 방법을 모색하고자 한다. 암 치료의 평가를 위해서 대장암의 비균질적인 세포구성, 종양줄기세포 및 주위 미세환경 및 배양 기질 등의 상호작용을 고려할 수 있는 소화기암 스페로이드를 이용하였다. 대조군 대장암 스페로이드에 비해서 리보솜 스트레스하에서는 스페로이드 구조가 상대적으로 큰 군집을 형성하였다. 하지만 이는 구조 자체가 매우 섬긴 세포간 구성을 가진 스페로이드였으며 스페로이드 형성과정의 크기 수축은 대조군에 비해 매우 느리게 나타났다. 대조군은 강하게 뭉친 소규모 클러스트의 집합체가 최종적으로 스페로이드를 형성하여 물리적 손상을 받아도 단단한 소규모 클러스트는 유지되나 리보솜 스트레스 하에서는 물리적 손상에 의해 형태가 파손 후에는 스페로이드 형성이 거의 일어나지 않았다. 기전적으로 리보솜 스트레스 하에서 암세포의 군집하는 이동속도는 매우 느렸으며, 뭉치더라도 세포-세포간 접합부위가 상대적으로 적었다. 이 대장암 스페로이드를 이종 및 동종 이식을 통해 동물에서 증식 시 종양 조직 형성이 매우 억제되었으며, 형성이 되어도 세포-세포간 접합에 핵심단백질인 E-cadherin의 발현이 매우 감소 됨을 알 수 있었다. 결론적으로 방사선 모사 미생물 유래 리보솜 스트레스는 종양 스페로이드 세포 이동 및 접합을 저해하여 3차원 구조 형성 결함을 유발하였으며, 향후 방사선을 대체하여 약물적으로 방사선 항암효과를 구현하는 기반을 제공한다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권4호
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• pp.441-456
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• 2022

Shiga toxins (Stxs) are major virulence factors from the enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), a subset of Stx-producing Escherichia coli. Stxs are multi-functional, ribosome-inactivating proteins that underpin the development of hemolytic uremic syndrome (HUS) and central nervous system (CNS) damage. Currently, therapeutic options for the treatment of diseases caused by Stxs are limited and unsatisfactory. Furthermore, the pathophysiological mechanisms underpinning toxin-induced inflammation remain unclear. Numerous works have demonstrated that the various host ribotoxic stress-induced targets including p38 mitogen-activated protein kinase, its downstream substrate Mitogen-activated protein kinase-activated protein kinase 2, and apoptotic signaling via ER-stress sensors are activated in many different susceptible cell types following the regular retrograde transportation of the Stxs, eventually leading to disturbing intercellular communication. Therapeutic options targeting host cellular pathways induced by Stxs may represent a promising strategy for intervention in Stx-mediated acute renal dysfunction, retinal damage, and CNS damage. This review aims at fostering an in-depth understanding of EHEC Stxs-mediated pathogenesis through the toxin-host interactions.

• 생명과학회지
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• 제19권7호
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• pp.949-955
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• 2009

점막 상피는 외부 인자를 감지하는 최전선의 인식부위로서 외부스트레스 자극을 하부의 반응 신호로 전달하는 주요 세포이다. 리보솜독성 반응을 유발하는 데옥시니발레놀 (DON) 및 그 관련 곰팡이 독소는 푸자륨 곰팡이 오염에 의한 식중독성 소화기 염증성 질환과의 연관성이 알려 져 있다. 본 연구의 목적은 DON이 상피세포 감지 신호 전달 분자로서 PKR과 EGR-1이 관련 되고 이들이 상피세포에서의 염증성 사이토가인 인터루킨 8의 생성에 관련 된다는 가정 하에서 연구를 수행 하였다. PKR 발현의 세포내 작용 억제는 DON에 의해 유도되는 인터루킨 8의 생성을 감소시켰다. 또한 DON에 의한 IL-8 전사 활성화는 PKR 억제에 의하여 장관 상피세포에서 감소하였다. PKR 저해제의 처리는 EGR-1 promoter 활성, mRNA, 단백질 유도 등을 감소를 유발하였으며 MAP kinase (ERK1/2, p38, JNK)는 변화가 적거나 오히려 PKR 저해제의 전처리에 의하여 항진 되었다. 결론적으로 DON에 의해 자극된 감지신호인 EGR-1은 자체적으로 또는 PKR 신호를 경유하여 인터루킨8의 생산을 항진하는데 주요한 기능을 하였다. 이를 통하여 향후 리보솜 독성 반응과 관련된 소화기 염증유발의 주요한 기전을 제공하고 있다.