Objective: Autophagy is highly active in ovariectomized mice experiencing hormone deprivation, especially in the uterine mesenchyme. Autophagy is responsible for the turnover of vasoactive factors in the uterus, which was demonstrated in anti-Müllerian hormone receptor type 2 receptor (Amhr2)-Cre-driven autophagy-related gene 7 (Atg7) knockout (Amhr-Cre/Atg7f/f mice). In that study, we uncovered a striking difference in the amount of sequestosome 1 (SQSTM1) accumulation between virgin mice and breeder mice with the same genotype. Herein, we aimed to determine whether repeated breeding changed the composition of mesenchymal cell populations in the uterine stroma. Methods: All female mice used in this study were of the same genotype. Atg7 was deleted by Amhr2 promoter-driven Cre recombinase in the uterine stroma and myometrium, except for a triangular stromal region on the mesometrial side. Amhr-Cre/Atg7f/f female mice were divided into two groups: virgin mice with no mating history and aged between 11 and 12 months, and breeder mice with at least 6-month breeding cycles with multiple pregnancies and aged around 12 months. The uteri were used for Western blotting and immunofluorescence staining. Results: SQSTM1 accumulation, representing Atg7 deletion and halted autophagy, was much higher in virgin mice than in breeders. Breeders showed reduced accumulation of several vasoconstrictive factors, which are potential autophagy targets, in the uterus, suggesting that the uterine stroma was repopulated with autophagy-intact cells during repeated pregnancies. Conclusion: Multiple pregnancies seem to have improved the uterine environment by replacing autophagy-deficient cells with autophagy-intact cells, providing evidence of cell mixing.
다양한 진핵세포에서 자식작용은 세포질 일부를 격리시켜 분해 구획으로 수송하여 대량 분해시킨다. 자식작용은 역동적인 분해 경로이며, 수송하고자 하는 세포질에 대해 다양한 선택성을 갖고 있고, 그 활성의 조절은 영양상태와 발생 단계에 의존적이다. 최근 자식작용 연구가 많은 관심을 받고 있는데, 이는 자식작용이 흥미로운 세포학적 현상이기 때문이기도 하지만, 자식작용이 가지는 의학적, 농학적 응용 가능성 때문이기도 하다. 이를 테면, 자식작용은 암이나 퇴행성 신경질환과 연관성이 있으며 식물의 잎 노화 중에 일어나는 영양분의 재이동에도 관여하는 것으로 보인다. 본 리뷰에서는 효모, 동물 및 식물에서 보존된 핵심적 자식작용 장치의 유전학적 성분을 기술한 후, 이들 성분이 식물 자식작용의 각 단계에 필요한지 간단히 설명할 것이다. 또한 우리는 자식작용의 네가지 공통 특성, 즉 (i) 분해 과정으로서의 자식작용, (ii) 자식작용 연구에서 유동성 개념, (iii) 발생학적 및 영양분의 신호에 대한 의존성, (iv) 선택적 자식작용에 초점을 맞춘 자식작용의 다양성에 대해 논의할 것이다. 또한 식물자식작용의 세포학적, 생리학적 기능을 요약할 것이다. 이와 같은 논의를 통해 자식작용 연구에 대한 초보적 안내서를 제공하고자 한다.
길경(桔梗, Platycodon grandiflorum)은 도라지의 뿌리로 항염증, 항알러지, 면역 반응, 당뇨, 고지혈증 및 항암 효과 등을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 길경의 항암 효과에 대한 연구는 미미하며, 길경이 유발하는 autophagy에 대한 연구는 되어 있지 않다. 본 연구에서는 HCT-116 대장암 세포주에서 길경 추출물이 autophagy와 apoptosis를 유발하면서 세포 성장을 억제하는지의 여부를 조사하였다. 길경 추출물은 농도 및 시간의존적으로 세포의 증식을 억제하였으며, 길경 추출물에 의해 나타나는 apoptosis는 caspase의 활성이 부분적으로 관여되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 길경 추출물의 처리는 autophagy에 의해 나타나는 공포를 형성하면서 autophagy와 관련되어 있는 여러 단백질의 발현 조절 및 LC3 단백질의 축적이 동반되었다. 길경 추출물에 의해 유도되는 autophay와 apoptosis의 관계를 알아보기 위해서 3-MA나 bafilomycin A1을 처리하여 autophagy를 억제하였을 때 apoptosis가 유의적으로 증가됨을 알 수 있었다. 흥미롭게도 bafilomycin A1을 처리한 결과에서 길경 추출물에 의한 세포성장 억제가 뚜렷하게 회복되는 양상을 보였다. 따라서 본 연구의 결과는 HCT-116 세포에서 길경 추출물에 의해 유도된 autophagy는 세포 보호적인 작용이 아닌 autophagic cell death이며, 길경 추출물이 대장암 세포주에서 암세포의 사멸을 유도하는 효과적인 대안이 될 수 있음을 알 수 있었다.
Objective : This is a comprehensive review summary of anticancer effect through autophagy using herb. Method : Data were retrieved from pubmed and authorized texts concerning anticancer effect through autophagy using herb.g its ant Results : A total of 5 potentially relevant studies were identified with including 4 in vitro papers. All papers were related to single herb extract or its compound providini-cancer effect through autophagy mechanisms of up-regulated pro-autophagy proteins and down-regulated anti-autophagy proteins. Conclusion : We can search five potentially relevant studies with anticancer treatment through enhancing autophagy mechanism. Autophagy will be a good pathway mechanism to explore novel experimental therapeutics in herb.
Park, Sung-Jin;Yu, Su-Bin;Kim, Yong-Ho;Kim, In-Ryoung;Park, Hae-Ryoun;Park, Bong-Soo
International Journal of Oral Biology
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제40권2호
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pp.85-91
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2015
Quercetin is a natural flavonoid phytochemical that is extracted from various plants. Having an advantages due to its varied biological properties, such as anti-inflammatory, anti-viral, anti-oxidant, and anti-cancer effects, quercetin is used to treat many diseases. Recently, it has been reported that autophagy inhibition may play a key role in anti-cancer therapy. Therefore, in this study, we investigated the molecular mechanisms and anti-cancer effects of quercetin in human osteosarcoma cells via autophagy inhibition. We ascertained that quercetin inhibited cell proliferation and induced cell death, these process is demonstrated that apoptosis via the mitochondrial pathway and the caspase cascade. Quercetin also induced autophagy which was inhibited by 3-MA, autophagy inhibitor and the blockade of autophagy promoted the quercetin-induced apoptosis, confirming that autophagy is a pro-survival process. Thus, these findings demonstrate that quercetin is an effective anti-cancer agent, and the combination of quercetin and an autophagy inhibitor should enhance the effect of anti-cancer therapy.
Autophagy targets cytoplasmic cargo to a lytic compartment for degradation. Autophagy-related (Atg) proteins, including the transmembrane protein Atg9, are involved in different steps of autophagy in yeast and mammalian cells. Functional classification of core Atg proteins in plants has not been clearly confirmed, partly because of the limited availability of reliable assays for monitoring autophagic flux. By using proUBQ10-GFP-ATG8a as an autophagic marker, we showed that autophagic flux is reduced but not completely compromised in Arabidopsis thaliana atg9 mutants. In contrast, we confirmed full inhibition of auto-phagic flux in atg7 and that the difference in autophagy was consistent with the differences in mutant phenotypes such as hypersensitivity to nutrient stress and selective autophagy. Autophagic flux is also reduced by an inhibitor of phosphatidylinositol kinase. Our data indicated that atg9 is phenotypically distinct from atg7 and atg2 in Arabidopsis, and we proposed that ATG9 and phosphatidylinositol kinase activity contribute to efficient autophagy in Arabidopsis.
Here, we evaluated the mode of programmed cell death during porcine oocyte maturation by comparing the two major pathways associated with programmed cell death, apoptosis (type I), and autophagy (type II). We investigated the expression and localization of major genes involved in autophagy and apoptosis at mRNA and protein levels. Furthermore, the effect of hormonal stimulation on autophagy and apoptosis was analyzed. We found that the activity of autophagy-associated genes was increased in the cumulus-oocyte complexes (COCs) following follicle-stimulating hormone (FSH) treatment, while the addition of luteinizing hormone (LH) reversed this effect. The expression of proteins associated with autophagy was the highest in FSH-treated COCs. On the other hand, caspase-3 protein level was maximum in COCs cultured with LH. The treatment with rapamycin resulted in the effect similar to that observed with FSH treatment and increased autophagy activity. Thus, hormonal stimulation of pig oocytes resulted in distinct patterns of maturation. The high-quality oocytes majorly relied on the type II pathway (autophagy), while the type I pathway (apoptosis) was more prominent among poor-quality oocytes. Further investigation of this distinction may allow the development of techniques to produce high-quality oocytes in porcine in vitro fertilization.
Autophagy dysfunction is associated with human diseases and conditions including neurodegenerative diseases, metabolic issues, and chronic infections. Additionally, the decline in autophagic activity contributes to tissue and organ dysfunction and aging-related diseases. Several factors, such as down-regulation of autophagy components and activators, oxidative damage, microinflammation, and impaired autophagy flux, are linked to autophagy decline. An autophagy flux impairment (AFI) has been implicated in neurological disorders and in certain other pathological conditions. Here, to enhance our understanding of AFI, we conducted a comprehensive literature review of findings derived from two well-studied cellular stress models: glucose deprivation and replicative senescence. Glucose deprivation is a condition in which cells heavily rely on oxidative phosphorylation for ATP generation. Autophagy is activated, but its flux is hindered at the autolysis step, primarily due to an impairment of lysosomal acidity. Cells undergoing replicative senescence also experience AFI, which is also known to be caused by lysosomal acidity failure. Both glucose deprivation and replicative senescence elevate levels of reactive oxygen species (ROS), affecting lysosomal acidification. Mitochondrial alterations play a crucial role in elevating ROS generation and reducing lysosomal acidity, highlighting their association with autophagy dysfunction and disease conditions. This paper delves into the underlying molecular and cellular pathways of AFI in glucose-deprived cells, providing insights into potential strategies for managing AFI that is driven by lysosomal acidity failure. Furthermore, the investigation on the roles of mitochondrial dysfunction sheds light on the potential effectiveness of modulating mitochondrial function to overcome AFI, offering new possibilities for therapeutic interventions.
암은 유전적, 대사질환적 그리고 감염성 질환 등에 의해 유발되는 생명을 위협하는 심각한 질환으로서, 세포의 성장이 정상적으로 통제되지 않으며, 공격적인 형태로 주변의 조직이나 장기로 침범하는 경향을 보이는 생명을 심각하게 위협하는 질병이다. 지난 수십 년 간, 인류의 건강을 위협하는 암을 정복하기 위한 지속적인 노력이 있었고, 암 신생 기전 및 항암제 연구가 항암제 내성에 대한 연구와 함께 다양한 연구주제로 다루어져 왔다. Hinokitiol (${\beta}$-thujaplicin)은 측백나무과 편백속에 속하는 나무에서 분비되는 terpenoid 물질로서, 항염증작용, 항균작용 및 몇몇 암세포 주에서 autophagy를 통한 항암효과가 있는 것으로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는, hinokitiol이 세포 영양상태의 변화유무에 관계없이, transcription factor EB (TFEB)의 핵으로의 이동을 촉진한다는 것을 확인하였다. TFEB의 핵으로의 이동은 autophagy 및 lysosome관련 유전자의 발현을 촉진시키고, 세포질 내에 증가된 autosome과 lysosomal puncta의 관찰을 가능하게 하였다. Hinokitiol를 HCC827세포에 처리한 경우에서, 세포 내 autophagy의 증가와 더불어, mitochondria의 hyper-fragmentation과 mitochondria의 authophagic degradation (mitophagy)가 함께 증가되는 것이 관찰되었다. Hinokitiol은 자궁경부암 세포주인 HeLa세포와 비소세포 폐암 세포주인 HCC827에서 암세포 특이 독성을 나타내었다. 더욱이, TFEB 과발현을 통해 autophagy를 인위적으로 증가시킨 HeLa 세포에서 hinokitiol에 대한 세포독성은 더욱 강화된 것으로 나타났다. 이러한 결과들을 통해, hinokitiol은 TFEB의 핵으로의 이동을 촉발시키는 강력한 autophagy inducer임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 처음으로 확인된 hinokitiol에 의한 TFEB의 활성화 및 비소세포성 암세포에서 항암효과의 상승작용은 다양한 항암제 저항성 세포들에 대한 새로운 치료법 및 대체요법 개발과 관련된 의미 있는 결과로 향후, 분자수준의 작용기작에 대한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
Park, Hyun-Soo;Han, Joo-Hui;Jung, Sang-Hyuk;Lee, Do-Hyung;Heo, Kyung-Sun;Myung, Chang-Seon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제22권3호
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pp.349-360
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2018
Autophagy has been studied as a therapeutic strategy for cardiovascular diseases. However, insufficient studies have been reported concerning the influence of vascular smooth muscle cells (VSMCs) through autophagy regulation. The aim of the present study was to determine the effects of VSMCs on the regulation of autophagy under in vitro conditions similar to vascular status of the equipped micro-tubule target agent-eluting stent and increased release of platelet-derived growth factor-BB (PDGF-BB). Cell viability and proliferation were measured using MTT and cell counting assays. Immunofluorescence using an $anti-{\alpha}-tubulin$ antibody was performed to determine microtubule dynamic formation. Cell apoptosis was measured by cleavage of caspase-3 using western blot analysis, and by nuclear fragmentation using a fluorescence assay. Autophagy activity was assessed by microtubule-associated protein light chain 3-II (LC-II) using western blot analysis. Levels of intracellular reactive oxygen species (ROS) were measured using $H_2DCFDA$. The proliferation and viability of VSMCs were inhibited by microtubule regulation. Additionally, microtubule-regulated and PDGF-BB-stimulated VSMCs increased the cleavage of caspase-3 more than only the microtubule-regulated condition, similar to that of LC3-II, implying autophagy. Inhibitory autophagy of microtubule-regulated and PDGF-BB-stimulated VSMCs resulted in low viability. However, enhancement of autophagy maintained survival through the reduction of ROS. These results suggest that the apoptosis of conditioned VSMCs is decreased by the blocking generation of ROS via the promotion of autophagy, and proliferation is also inhibited. Thus, promoting autophagy as a therapeutic target for vascular restenosis and atherosclerosis may be a good strategy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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