The hair cycle (anagen, catagen, and telogen) is regulated by the interaction between mesenchymal cells and epithelial cells in the hair follicles. The proliferation of dermal papilla cells (DPCs), mesenchymal-derived fibroblasts, has emerged as a target for the regulation of the hair cycle. Here, we show that vanillic acid, a phenolic acid from wheat bran, promotes the proliferation of DPCs via a PI3K/Akt/Wnt/β-catenin dependent mechanism. Vanillic acid promoted the proliferation of DPCs, accompanied by increased levels of cell-cycle proteins cyclin D1, CDK6, and Cdc2 p34. Vanillic acid also increased the levels of phospho(ser473)-Akt, phospho(ser780)-pRB, and phospho(thr37/46)-4EBP1 in a time-dependent manner. Wortmannin, an inhibitor of the PI3K/Akt pathway, attenuated the vanillic acid-mediated proliferation of DPCs. Vanillic acid-induced progression of the cell-cycle was also suppressed by wortmannin. Moreover, vanillic acid increased the levels of Wnt/β-catenin proteins, such as phospho(ser9)-glycogen synthase kinase-3β, phospho(ser552)-β-catenin, and phospho(ser675)-β-catenin. We found that vanillic acid increased the levels of cyclin D1 and Cox-2, which are target genes of β-catenin, and these changes were inhibited by wortmannin. To investigate whether vanillic acid affects the downregulation of β-catenin by dihydrotestosterone (DHT), implicated in the development of androgenetic alopecia, DPCs were stimulated with DHT in the presence and absence of vanillic acid for 24 h. Western blotting and confocal microscopy analyses showed that the decreased level of β-catenin after the incubation with DHT was reversed by vanillic acid. These results suggest that vanillic acid could stimulate anagen and alleviate hair loss by activating the PI3K/Akt and Wnt/β-catenin pathways in DPCs.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer worldwide and has a high recurrence rate, which is associated with cancer stem cells (CSCs). β-carotene (BC) possesses antioxidant activity and several anticancer mechanisms. However, no investigation has examined its effect on colon cancer stemness. MATERIALS/METHODS: CD133+CD44+ HCT116 and CD133+CD44+ HT-29 cells were isolated and analyzed their self-renewal capacity by clonogenic and sphere formation assays. Expressions of several CSCs markers and Wnt/β-catenin signaling were examined. In addition, CD133+CD44+ HCT116 cells were subcutaneously injected in xenograft mice and analyzed the effect of BC on tumor formation, tumor volume, and CSCs markers in tumors. RESULTS: BC inhibited self-renewal capacity and CSC markers, including CD44, CD133, ALDH1A1, NOTCH1, Sox2, and β-catenin in vitro. The effects of BC on CSC markers were confirmed in primary cells isolated from human CRC tumors. BC supplementation decreased the number and size of tumors and delayed the tumor-onset time in xenograft mice injected with CD133+CD44+ HCT116 cells. The inhibitory effect of BC on CSC markers and the Wnt/β-catenin signaling pathway in tumors was confirmed in vivo as well. CONCLUSIONS: These results suggest that BC may be a potential therapeutic agent for colon cancer by targeting colon CSCs.
Dermal papilla cells (DPCs) are present throughout the hair cycle and play an essential role in hair cycle and hair growth. In this study, we investigated the effect of Carex dispalata on the activation of anagen pathway in DPCs. C. dispalata extract increased the proliferation of DPCs and induced changes in the levels of cell cycle-related proteins. To elucidate the mechanism by which C. dispalata extract stimulates the anagen pathway related to the proliferation of DPCs, we evaluated the effect of C. dispalata extract on the activation of Akt signaling. The increase in the level of phospho-Akt by C. dispalata extract was inhibited by PI3K inhibitor (wortmannin). Wortmannin reduced the effects of C. dispalata extract on the levels of cell cycle-related proteins and proliferation of DPCs. C. dispalata extract increased the levels of Wnt/β-catenin proteins. Wnt/β-catenin inhibitor (XAV939) inhibited changes in cell cycle, cell cycle-related proteins, Wnt/β-catenin proteins, and proliferation induced by C. dispalata extract. C. dispalata extract increased the level of autophagy protein (LC3I/II), and this change was inhibited by XAV939. These results suggest that C. dispalata extract can activate PI3K/Akt, Wnt/β-catenin, and autophagy pathways in DPCs to induce cell proliferation, and thereby promote hair growth phase.
Background: Cyclooxygenase-2 (COX-2), considered to have tumor-promoting potential, is highly expressed in a variety of tumors, including breast cancer. Since the functions and action mechanisms of COX-2 in breast cancer have not been fully elucidated, in the present study, the effects of target inhibiting COX-2 with recombinant adenovirus Ad-COX-2-shRNA on malignant biological behavior were investigated in representative cell lines. Materials and Methods: Breast cancer MDA-MB-231 and MCF-7 cells were transfected with Ad-COX-2-shRNA and COX-2 expression was tested by RT-PCR and Western blotting. Changes in proliferation, apoptosis and invasion of breast cancer cells were detected with various assays including MTT, colony forming, flowcytometry and Transwell invasion tests. The expression of related proteins involved in the cell cycle, apoptosis, invasion and signaling pathways was assessed by Western blotting. Results: COX-2 expression was significantly reduced in both breast cancer cell lines infected with Ad-COX-2-shRNA, with obvious inhibition of proliferation, colony forming rate, G2/M phase passage and invasion, as well as induction of apoptosis, in MDA-MB-231 and MCF-7 cells, respectively. At the same time, proteins related to the cell cycle, anti-apoptosis and invasion were significantly downregulated. In addition, c-myc expression and phosphorylation activation of Wnt/${\beta}$-catenin and p38MAPK pathways were reduced by the Ad-COX-2-shRNA. Conclusions: COX-2 expression is associated with proliferation, apoptosis and invasion of breast cancer cells, and its mechanisms of action involve regulating expression of c-myc through the p38MAPK and Wnt/${\beta}$-catenin pathways.
Wntless/GPR177 functions as WNT ligand carrier protein and activator of $WNT/{\beta}$-catenin signaling, however, its molecular role in gastric cancer (GC) has remained elusive. We investigated the role of GPR177 in gastric tumorigenesis and provided the therapeutic potential of a clinical development of anti-GPR177 monoclonal antibodies. GPR177 mRNA expression was assessed in GC transcriptome data sets (GSE15459, n = 184; GSE66229, n = 300); protein expression was assessed in independent patient tumor tissues (Yonsei TMA, n = 909). GPR177 expression were associated with unfavorable prognosis [log-rank test, GSE15459 (P = 0.00736), GSE66229 (P = 0.0142), and Yonsei TMA (P = 0.0334)] and identified as an independent risk predictor of clinical outcomes: GSE15459 [hazard ratio (HR) 1.731 (95% confidence interval; CI; 1.103-2.715), P = 0.017], GSE66229 [HR 1.54 (95% CI, 1.10-2.151), P = 0.011], and Yonsei TMA [HR 1.254 (95% CI, 1.049-1.500), P = 0.013]. Either antibody treatment or GPR177 knockdown suppressed proliferation of GC cells and sensitized cells to apoptosis. And also inhibition of GPR177 suppresses in vitro and in vivo tumorogenesis in GC cells and inhibits $WNT/{\beta}$-catenin signaling. Finally, targeting and inhibition of GPR177 with antibody suppressed tumorigenesis in PDX model. Together, these results suggest GPR177 as a novel candidate for prognostic marker as well as a promising target for treatment of GC patients.
Purpose: To investigate the effect of deacetylase inhibitory trichostatin A (TSA) on anti HepG2 liver carcinoma cells and explore the underlying mechanisms. Materials and Methods: HepG2 cells exposed to different concentrations of TSA for 24, 48, or 72h were examined for cell growth inhibition using CCK8, changes in cell cycle distribution with flow cytometry, cell apoptosis with annexin V-FTIC/PI double staining, and cell morphology changes under an inverted microscope. Expression of ${\beta}$-catenin, HDAC1, HDAC3, H3K9, CyclinD1 and Bax proteins was tested by Western blotting. Gene expression for ${\beta}$-catenin, HDAC1and HDAC3 was tested by q-PCR. ${\beta}$-catenin and H3K9 proteins were also tested by immunofluorescence. Activity of Renilla luciferase (pTCF/LEF-luc) was assessed using the Luciferase Reporter Assay system reagent. The activity of total HDACs was detected with a HDACs colorimetric kit. Results: Exposure to TSA caused significant dose-and time-dependent inhibition of HepG2 cell proliferation (p<0.05) and resulted in increased cell percentages in G0/G1 and G2/M phases and decrease in the S phase. The apoptotic index in the control group was $6.22{\pm}0.25%$, which increased to $7.17{\pm}0.20%$ and $18.1{\pm}0.42%$ in the treatment group. Exposure to 250 and 500nmol/L TSA also caused cell morphology changes with numerous floating cells. Expression of ${\beta}$-catenin, H3K9and Bax proteins was significantly increased, expression levels of CyclinD1, HDAC1, HDAC3 were decreased. Expression of ${\beta}$-catenin at the genetic level was significantly increased, with no significant difference in HDAC1and HDAC3 genes. In the cytoplasm, expression of ${\beta}$-catenin fluorescence protein was not obvious changed and in the nucleus, small amounts of green fluorescence were observed. H3K9 fluorescence protein were increased. Expression levels of the transcription factor TCF werealso increased in HepG2 cells following induction by TSA, whikle the activity of total HDACs was decreased. Conclusions: TSA inhibits HDAC activity, promotes histone acetylation, and activates Wnt/${\beta}$-catenin signaling to inhibit proliferation of HepG2 cell, arrest cell cycling and induce apoptosis.
본 연구에서는 7 개의 아미노산으로 이루어진 헵타펩타이드의 Lgr5 binding에 따른 인체 모낭 구성 세포의 활성에 대한 영향을 확인하였다. 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR) 시스템을 이용하여 헵타펩타이드가 Lgr5에 결합하는 것을 확인하였다. 인체 모유두세포(human hair follicle dermal papilla cell, HHFDPC)에 헵타펩타이드를 처리한 결과, 농도 의존적인 세포 증식이 나타났으며 β-catenin의 세포 내핵 이동 및 하위 유전자인 LEF1, Cyclin-D1, c-Myc의 발현 증가가 관찰되었다. 그리고 세포 증식 기전 관련 인자인 Akt와 ERK의 인산화 수준이 증가되었으며, 성장인자인 hepatocyte growth factor (HGF), keratinocyte growth factor (KGF), vascular endothelial growth factor (VEGF) 발현이 유도되었다. 또한 인체 모모세포(human hair germinal matrix cell, HHGMC)의 분화 관련 전사 인자와 인체 외모근초세포(human hair outer root sheath cell, HHORSC)의 분화 표지 인자들도 헵타펩타이드 처리 시 높은 발현율을 보였다. 추가적으로 우리는 헵타펩타이드의 인체 모낭줄기세포(human hair follicle stem cell, HHFSC) 분화에 대한 영향을 조사하였다. 그 결과, HHFSC 표지인자들의 mRNA와 단백질 수준이 감소하였고 반면에 분화 표지인자들은 증가하였다. 상기의 결과들은 헵타펩타이드가 인체 모낭 구성 세포에서 Wnt/β-catenin 경로를 촉진시켜 증식 또는 분화를 유도할 수 있음을 보여준다. 이를 토대로 종합해 볼 때, 본 연구의 헵타펩타이드는 모발 성장을 유도하고 탈모 개선에 도움을 줄 수 있는 기능성 원료로 사용될 수 있을 것으로 보인다.
Tumor necrosis factor-inducible gene 6 protein (TSG-6) is a cytokine secreted by mesenchymal stem cells (MSCs) and regulates MSC stemness. We previously reported that TSG-6 changes primary human hepatic stellate cells (pHSCs) into stem-like cells by activating yes-associated protein-1 (YAP-1). However, the molecular mechanism behind the reprogramming action of TSG-6 in pHSCs remains unknown. Cluster of differentiation 44 (CD44) is a transmembrane protein that has multiple functions depending on the ligand it is binding, and it is involved in various signaling pathways, including the Wnt/β-catenin pathway. Given that β-catenin influences stemness and acts downstream of CD44, we hypothesized that TSG-6 interacts with the CD44 receptor and stimulates β-catenin to activate YAP-1 during TSG-6-mediated transdifferentiation of HSCs. Immunoprecipitation assays showed the interaction of TSG-6 with CD44, and immunofluorescence staining analyses revealed the colocalization of TSG-6 and CD44 at the plasma membrane of TSG-6-treated pHSCs. In addition, TSG-6 treatment upregulated the inactive form of phosphorylated glycogen synthase kinase (GSK)-3β, which is a negative regulator of β-catenin, and promoted nuclear accumulation of active/nonphosphorylated β-catenin, eventually leading to the activation of YAP-1. However, CD44 suppression in pHSCs following CD44 siRNA treatment blocked the activation of β-catenin and YAP-1, which inhibited the transition of TSG-6-treated HSCs into stem-like cells. Therefore, these findings demonstrate that TSG-6 interacts with CD44 and activates β-catenin and YAP-1 during the conversion of TSG-6-treated pHSCs into stem-like cells, suggesting that this novel pathway is an effective therapeutic target for controlling liver disease.
이상의 연구 결과로 미루어 볼 때, 댕댕이나무 잎과 가지 추추출물은 대장암 세포주 HCT116과 SW480세포의 생육을 억제하였으나 열매추출물은 억제활성이 나타나지 않았다. 잎과 가지 추출물은 cell migration과 wound healing assay를 통해 비정상적인 세포증식 억제를 확인하였으며, β-catenin과 TCF4의 단백질 수준을 감소시켜 비정상적인 Wnt 신호전달을 억제를 통해 대장암세포의 생육을 억제하는 것으로 판단된다. 따라서 댕댕이나무 잎과 가지는 항암을 위한 대체보완소재 및 천연 항암제 개발을 위한 소재로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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