• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제26권6호
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• pp.406-422
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• 2023

Sarcopenia is an age-related, progressive skeletal muscle disorder involving the loss of muscle mass and strength. Previous studies have shown that γ-aminobutyric acid (GABA) from fermented oysters aids in regulatory T cells (Tregs) cell expansion and function by enhancing autophagy, and concomitantly mediate muscle regeneration by modulating muscle inflammation and satellite cell function. The fermentation process of oysters not only increases the GABA content but also enhances the content of branched amino acids and free amino acids that aid the level of protein absorption and muscle strength, mass, and repair. In this study, the effect of GABA-enriched fermented sarco oyster extract (FSO) on reduced muscle mass and functions via Treg modulation and enhanced autophagy in aged mice was investigated. Results showed that FSO enhanced the expression of autophagy markers (autophagy-related gene 5 [ATG5] and GABA receptor-associated protein [GABARAP]), forkhead box protein 3 (FoxP3) expression, and levels of anti-inflammatory cytokines (interleukin [IL]-10 and transforming growth factor [TGF]-β) secreted by Tregs while reducing pro-inflammatory cytokine levels (IL-17A and interferon [IFN]-γ). Furthermore, FSO increased the expression of IL-33 and its receptor IL-1 receptor-like 1 (ST2); well-known signaling pathways that increase amphiregulin (Areg) secretion and expression of myogenesis markers (myogenic factor 5, myoblast determination protein 1, and myogenin). Muscle mass and function were also enhanced via FSO. Overall, the current study suggests that FSO increased autophagy, which enhanced Treg accumulation and function, decreased muscle inflammation, and increased satellite cell function for muscle regeneration and therefore could decrease the loss of muscle mass and function with aging.

• 한국자원식물학회지
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• 제36권4호
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• pp.257-263
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• 2023

본 연구에서 인가목 잎 추출물이 RAW264.7 세포에서 면역자 극인자의 생성을 증가시키고 포식작용의 활성화를 유도한다는 것을 확인하였다. 게다가 인가목 잎 추출물은 TLR4 의존적 JNK와 PI3K/AKT 신호전달 활성화를 통해 자가포식을 유도한다는 것을 확인하였다. 대식세포의 활성화와 자가포식은 선천면역반응과 후천면역반응을 향상시킬 수 있는 주요 전략 중 하나이기 때문에 인가목 잎 추출물은 인체의 면역반응을 증가시킬 수 있는 건강기능식품이나 보조제로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 본 연구에서는 작용기전을 구명하기 위해 관련된 단일억제제를 사용하였기 때문에 명확한 작용기전 구명을 위해 다양한 억제제 또는 siRNA를 활용한 추가적 연구가 필요하다고 판단된다.

• Molecules and Cells
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• 제46권11호
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• pp.675-687
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• 2023

Accumulation of pathogenic amyloid-β disrupts the tight junction of retinal pigment epithelium (RPE), one of its senescence-like structural alterations. In the clearance of amyloid-β, the autophagy-lysosome pathway plays the crucial role. In this context, mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibits the process of autophagy and lysosomal degradation, acting as a potential therapeutic target for age-associated disorders. However, efficacy of targeting mTOR to treat age-related macular degeneration remains largely elusive. Here, we validated the therapeutic efficacy of the mTOR inhibitors, Torin and PP242, in clearing amyloid-β by inducing the autophagy-lysosome pathway in a mouse model with pathogenic amyloid-β with tight junction disruption of RPE, which is evident in dry age-related macular degeneration. High concentration of amyloid-β oligomers induced autophagy-lysosome pathway impairment accompanied by the accumulation of p62 and decreased lysosomal activity in RPE cells. However, Torin and PP242 treatment restored the lysosomal activity via activation of LAMP2 and facilitated the clearance of amyloid-β in vitro and in vivo. Furthermore, clearance of amyloid-β by Torin and PP242 ameliorated the tight junction disruption of RPE in vivo. Overall, our findings suggest mTOR inhibition as a new therapeutic strategy for the restoration of tight junctions in age-related macular degeneration.

• BMB Reports
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• 제49권6호
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• pp.337-343
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• 2016

Understanding of trafficking, processing, and degradation mechanisms of amyloid precursor protein (APP) is important because APP can be processed to produce β-amyloid (Aβ), a key pathogenic molecule in Alzheimer's disease (AD). Here, we found that APP contains KFERQ motif at its C-terminus, a consensus sequence for chaperone-mediated autophagy (CMA) or microautophagy which are another types of autophagy for degradation of pathogenic molecules in neurodegenerative diseases. Deletion of KFERQ in APP increased C-terminal fragments (CTFs) and secreted N-terminal fragments of APP and kept it away from lysosomes. KFERQ deletion did not abolish the interaction of APP or its cleaved products with heat shock cognate protein 70 (Hsc70), a protein necessary for CMA or microautophagy. These findings suggest that KFERQ motif is important for normal processing and degradation of APP to preclude the accumulation of APP-CTFs although it may not be important for CMA or microautophagy.

• 셀메드
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• 제10권2호
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• pp.10.1-10.5
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• 2020

Ayurveda is the science of life. It guides about the protection of health of the healthy and alleviation of ailments of diseased person. In Ayurveda Upavasa (fasting) is one among all Daivavyapashraya (spiritual) therapies and one among ten Langhana (that which produces lightness of the body) therapies. It is also stated in Ayurveda that fasting increases digestive fire and causes digestion of Ama-dosha (metabolic toxins). On religious grounds, Upavasa is a way to get closer to the almighty. Scientists have found fasting activates autophagy. Yoshinori Ohsumi, a Japanese cell biologist won the Nobel Prize in Medicine in 2016 for his research on how cell recycle and renew their content, a process called autophagy. Many published studies indicate positive effects of fasting on neuroprotection and longevity.

• 분석과학
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• 제31권5호
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• pp.208-218
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• 2018

자가소화작용은 세포 내 물질들을 이중막 구조의 자가포식체를 형성하여 라이소좀(lysosome)과 융합한 후 이들을 분해시키는 과정이다. 자가소화작용은 유전적, 세포적, 생화학 수준에서 연구가 진행되어왔지만, 자가포식체의 미세구조 분석 및 정량적 분석은 체계적으로 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 먼저, 기초 자가소화작용이 진행되는 환경과 기아상태로 자가소화작용을 유도한 환경의 세포에서 각각 자가포식체 막 형성에 중요한 역할을 하는 ATG5가 결핍된 섬유아세포와 정상 섬유아세포에서의 자가포식체의 미세구조를 비교 관찰 하였다. 정상 섬유아세포에서는 초기 패고포어, 초기 및 후기 자가포식체, 오토라이소좀과 같은 자가포식체의 단계별 미세구조를 확인한 반면, ATG5가 제거된 섬유아세포에서는 이중막 구조가 완성되지 않은 자가포식체 구조가 증가한 것을 확인하여 ATG5가 자가포식체 성숙에 중요한 역할을 함을 다시 한번 검증할 수 있었다. 본 연구를 통해 구축한 자가포식체 미세구조 분석법을 활용하여 확장된 폴리글루타민을 가지는 N-말단 헌팅틴 유전자를 발현시키는 헌팅턴병의 세포학적 모델에서 단계별 자가포식체를 분석하였다. 그 결과, 흥미롭게도 헌팅틴 단백질이 발현된 세포에서 후기 자가포식체가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 헌팅틴 돌연변이 단백질 응집체 제거에 필요한 자가소화작용 활성화를 위해서 자가포식체와 라이소좀의 결합 단계를 촉진하는 것이 효과적일 가능성에 대해서 유추할 수 있었다. 결론적으로 전자현미경을 활용한 자가포식체의 단계별 미세구조 관찰 및 정량 분석이 다양한 인간 질병모델에 적용되고, 자가소화작용과 연관된 병리 메커니즘 연구에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제32권4호
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• pp.310-317
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• 2022

최근 인체에 유해한 요인으로 대기오염의 주성분인 미세먼지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 직경이 2.5 ㎛ 미만인 PM_2.5는 인간의 폐 상피세포에서 자가포식을 동반한 산화적 스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있다. 그러나 PM_2.5가 산화적 스트레스 하에서 자가포식을 증가시키는지와 이 과정이 ROS 의존적인지에 대한 연구는 충분하지 않은 실정이다. 본 연구에서는 PM_2.5가 인간 폐 상피 A594 세포에서 ROS 생성을 통해 자가포식을 촉진하는지를 조사하였다. 우리의 결과에 의하면, PM_2.5와 H₂O₂를 함께 처리한 세포에서는 각각이 단독 처리된 세포에 비하여 세포 생존력이 유의적으로 감소하였으며, 이는 전체 및 미토콘드리아 ROS 생성의 증가와 관련이 있었다. 또한, PM_2.5와 H₂O₂의 동시 처리는 Cyto-ID 염색을 통해 확인된 바와 같이 자가포식 유도의 증가와 LC3, p62 및 beclin 1과 같은 자가포식 바이오 마커 단백질의 발현을 증가시켰다. 그러나 NAC의 전처리에 의하여 ROS의 생성을 인위적으로 차단하였을 경우, PM_2.5와 H₂O₂의 동시 처리에 의한 세포 생존율의 감소와 자가포식 유도는 현저하게 억제되었다. 따라서, PM_2.5에 의해 유도된 ROS 생성이 A549 세포에서 자가포식 유도에 중요한 역할을 할 것으로 추측되며, 이는 PM_2.5에 의해 유도될 수 있는 폐 기능 손상이 산화적 스트레스 하에서 더욱 증가할 수 있음을 의미한다.

• 생명과학회지
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• 제33권9호
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• pp.713-723
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• 2023

폐암은 전 세계적으로 사망률이 높은 암으로서 소세포성 폐암(small cell lung cancer, SCLC)과 비소세포성 폐암(non-small cell lung cancer, NSCLC)으로 분류된다. 오늘날까지 폐암 치료를 위해 많은 화학요법이 사용되어 왔으나 장기간 화학요법에 의한 부작용 및 항암제 내성 유발로 인해 항암 치료에 한계가 있으므로, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 현재는 천연물로부터 유래한 항암물질을 탐색하는 추세이다. Curcumin은 강황의 뿌리에서 추출된 polyphenol 화합물로서 항균, 항암, 항산화 및 항염증 작용이 보고되어 현재까지 꾸준히 항암 연구가 진행되어 왔으나 인간 폐암 세포주의 종류에 따른 항암 효과는 거의 연구되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 여러 종류의 인간 폐암 세포주에 대한 curcumin의 항암 효과를 조사하고자 하였다. 그 결과, 10, 30, 50 μM 농도의 curcumin은 폐암 세포주에 따라 경미한 차이가 나타내면서 농도 의존적으로 세포 생존을 저해하였다. 또한 A549 (NSCLC) 및 DMS53 (SCLC) 세포주를 대상으로 apoptosis, autophagy, reactive oxygen species (ROS)를 flow cytometry로 측정한 결과, 농도 의존적으로 이러한 현상들이 증가되었으며 각각의 저해제를 처리했을 때 이러한 현상들이 회복되는 것이 관찰되었다. Apoptosis와 관련된 단백질인 Bax, PARP, pro-caspase-3 및 Bcl-2의 발현이 curcumin 농도 의존적으로 조절되었으며, 특히 DMS53에서 Bax/Bcl-2 비율이 더 높았다. 또한, autophagy 단백질인 p-AKT, p62 및 LC3B도 curcumin 농도 의존적으로 조절되었다. 한편, ROS 저해제인 diphenyleneiodonium 처리 시, curcumin에 의해 유도된 apoptosis와 autophagy 수준이 저해되었으며 관련 단백질의 발현도 조절되었다. 이를 통해 curcumin의 항암 작용은 curcumin에 의해 생산된 ROS를 매개로 하여 폐암 세포주의 apoptosis 및 autophagy의 유도를 통해 나타나는 것으로 확인되었다.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제43권1호
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• pp.9-14
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• 2016

Objective: Autophagy contributes to the clearance and recycling of macromolecules and organelles in response to stress. We previously reported that vitrified mouse oocytes show acute increases in autophagy during warming. Herein, we investigate the potential role of Atg7 in oocyte vitrification by using an oocyte-specific deletion model of the Atg7 gene, a crucial upstream gene in the autophagic pathway. Methods: Oocyte-specific Atg7 deficient mice were generated by crossing Atg7 floxed mice and Zp3-Cre transgenic mice. The oocytes were vitrified-warmed and then subjected to in vitro fertilization and development. The rates of survival, fertilization, and development were assessed in the Atg7 deficient oocytes in comparison with the wildtype oocytes. Light chain 3 (LC3) immunofluorescence staining was performed to determine whether this method effectively evaluates the autophagy status of oocytes. Results: The survival rate of vitrified-warmed $Atg7^{f/f}$;Zp3-Cre ($Atg7^{d/d}$) metaphase II (MII) oocytes was not significantly different from that of the wildtype ($Atg7^{f/f}$) oocytes. Fertilization and development in the $Atg7^{d/d}$ oocytes were significantly lower than the $Atg7^{f/f}$ oocytes, comparable to the $Atg5^{d/d}$ oocytes previously described. Notably, the developmental rate improved slightly in vitrified-warmed $Atg7^{d/d}$ MII oocytes when compared to fresh $Atg7^{d/d}$ oocytes. LC3 immunofluorescence staining showed that this method can be reliably used to assess autophagic activation in oocytes. Conclusion: We confirmed that the LC3-positive signal is nearly absent in $Atg7^{d/d}$ oocytes. While autophagy is induced during the warming process after vitrification of MII oocytes, the Atg7 gene is not essential for survival of vitrified-warmed oocytes. Thus, induction of autophagy during warming of vitrified MII oocytes seems to be a natural response to manage cold or other cellular stresses.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권1호
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• pp.197-205
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• 2017

Exposure of Jurkat T cell clone (J/Neo cells) to acacetin (5,7-dihydroxy-4'-methoxyflavone), which is present in barnyard millet (Echinochloa esculenta (A. Braun)) grains, caused cytotoxicity, enhancement of apoptotic $sub-G_1$ rate, Bak activation, loss of mitochondrial membrane potential (${\Delta}{\Psi}m$), activation of caspase-9 and caspase-3, degradation of poly(ADP-ribose) polymerase, and FITC-Annexin V-stainable phosphatidylserine exposure on the external surface of the cytoplasmic membrane without accompanying necrosis. These apoptotic responses were abrogated in Jurkat T cell clone (J/Bcl-xL) overexpressing Bcl-xL. Under the same conditions, cellular autophagic responses, including suppression of the Akt-mTOR pathway and p62/SQSTM1 down-regulation, were commonly detected in J/Neo and J/Bcl-xL cells; however, formation of acridine orange-stainable acidic vascular organelles, LC3-I/II conversion, and Beclin-1 phosphorylation (Ser-15) were detected only in J/Neo cells. Correspondingly, concomitant treatment with the autophagy inhibitor (3-methyladenine or LY294002) appeared to enhance acacetin-induced apoptotic responses, such as Bak activation, ${\Delta}{\Psi}m$ loss, activation of caspase-9 and caspase-3, and apoptotic $sub-G_1$ accumulation. This indicated that acacetin could induce apoptosis and cytoprotective autophagy in Jurkat T cells simultaneously. Together, these results demonstrate that acacetin induces not only apoptotic cell death via activation of Bak, loss of ${\Delta}{\Psi}m$, and activation of the mitochondrial caspase cascade, but also cytoprotective autophagy resulting from suppression of the Akt-mTOR pathway. Furthermore, pharmacologic inhibition of the autophagy pathway augments the activation of Bak and resultant mitochondrial damage-mediated apoptosis in Jurkat T cells.