• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제32권12호
• /
• pp.1547-1552
• /
• 2022

β-Amyrin is a pentacyclic triterpene widely distributed in leaves and stems worldwide. The ability of β-amyrin to induce the production of reactive oxygen species (ROS) in microorganisms suggests its potential as an antimicrobial agent. Thus, this study aimed to elucidate the antibacterial mode of action of β-amyrin. We treated Escherichia coli cells with β-amyrin and found that it triggered ROS accumulation. Excessive stress caused by ROS, particularly hydroxyl radicals, induces glutathione (GSH) dysfunction. GSH protects cells from oxidative and osmotic stresses; thus, its dysfunction leads to membrane depolarization. The resultant change in membrane potential leads to the release of apoptotic proteins, such as caspases. The activated caspases-like protein promotes the cleavage of DNA into single strands, which is a hallmark of apoptosis-like death in bacteria. Apoptotic cells usually undergo events such as DNA fragmentation and phosphatidylserine exposure, differentiating them from necrotic cells, and the cells treated with β-amyrin in this study were positive for annexin V and negative for propidium iodide, indicating apoptosis-like death. In conclusion, our findings suggest that the antibacterial mode of action of β-amyrin involves the induction of ROS, which resulted in apoptosis-like death in E. coli.

• Biomolecules & Therapeutics
• /
• 제31권4호
• /
• pp.359-369
• /
• 2023

Dependence receptors are a group of receptor proteins with shared characteristics of transducing two different signals within cells. They can transduce a positive signal of survival and differentiation in the presence of ligands. On the other hand, dependence receptors can transduce an apoptosis signal in the absence of ligands. The function of these receptors depends on the availability of their ligands. Several receptor tyrosine kinases (RTKs) have been reported as dependence receptors. When cells undergo apoptosis by dependence receptors, the intracellular domain of some RTKs is cleaved by the caspases. Among the RTKs that belong to dependence receptors, we focused on eight RTKs (RET, HER2, MET, ALK, TrkC, EphA4, EphB3, and c-KIT) that are cleaved by caspases. In this review, we describe the features of the receptors, their cleavage sites, and the fate of the cleaved products, as well as recent implications on them being used as potential therapeutics for cancer treatment.

• 생명과학회지
• /
• 제23권9호
• /
• pp.1118-1125
• /
• 2013

감귤류에 많이 함유되어 있는 naringenin은 항암화학요법제로서 중요한 가능성을 가지고 있으나 항암활성에 대한 분자생물학적 기전에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 인체 혈구암세포인 U937 세포에서 naringenin이 유발하는 항암효과 및 항암기전을 조사하였다. Naringenin 처리에 의한 U937 세포의 증식억제는 apoptosis 유발과 연관성이 있었으며, 이러한 현상은 caspases 활성화와 밀접한 관련이 있었다. 그러나 pan-caspase inhibitor인 z-VAD-fmk의 선처리에 의하여 U937 세포에서 naringenin이 유발하는 apoptosis가 억제되는 것으로 나타났으므로 caspases가 apoptosis 유발의 중요한 조절자라는 것을 알 수 있었다. 또한 U937 세포에 naringenin을 처리하였을 경우 pro-apoptotic Bcl-2 및 anti-apoptotic Bax의 발현에는 아무런 변화가 나타나지는 않았지만 Bcl-2가 과발현된 U937/Bcl-2 세포에서 naringenin에 의한 apoptosis가 억제되었다. 하지만 small-molecule Bcl-2 inhibitor인 HA14-1 및 naringenin을 같이 처리하였을 경우에는 XIAP 발현감소, Bid 단편화 및 caspase-3 활성화를 통하여 다시 apoptosis가 유발되었다. 따라서 HA14-1 및 naringenin에 의한 apoptosis 상승효과는 death receptor-mediated apoptosis pathway를 경유한다는 것을 제시하는 결과이다.

• 생명과학회지
• /
• 제25권11호
• /
• pp.1255-1264
• /
• 2015

천궁(C. officinale)은 예로부터 민간처방 약재로 사용되었으며, 항염증, 항산화, 항암 및 신생혈관억제 등의 효능을 가지는 것으로 알려져 있다. 하지만 혈구암세포에서 apoptosis 유발과 관련된 분자생물학적 기전에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 인체 혈구암세포인 U937 세포에서 천궁의 열수, 에탄올 및 메탄올 추출물(WECO, EECO 및 MECO)이 유발하는 항암효과 및 항암기전을 조사하였다. 먼저 WECO, EECO 및 MECO가 유발하는 증식억제 정도를 조사한 결과 EECO가 가장 뛰어난 효능을 가진다는 것을 알 수 있었으며, 이러한 현상이 apoptosis 유발에 의한 것임을 annexin-V 염색, apoptotic body 형성, DNA 단편화 및 MMP 소실 등을 통하여 확인하였다. EECO 처리에 의한 apoptosis 유발에는 DR4의 발현 증가와 함께 cIAP-1, Bcl-2 및 total Bid의 발현감소가 관여하였으며, caspases-3, -8 및 -9의 활성화와 함께 caspases-3의 기질 단백질인 PARP, β-catenin 및 PLC γ1의 단편화도 관찰되었다. 또한 EECO는 AMPK signaling pathway를 활성화시키는 것으로 나타났으며, AMPK 억제제인 compound C를 이용하여 AMPK의 활성을 억제하였을 경우 EECO에 의하여 유발되었던 apoptosis가 현저하게 감소되는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 살펴볼 때 인체 혈구암세포인 U937 세포에서 EECO에 의하여 유발되는 apoptosis는 AMPK가 중요한 조절자로서 작용하는 것으로 생각된다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제45권6호
• /
• pp.835-842
• /
• 2016

PI3K/Akt 신호계는 세포 생존의 조절에 필수적인 경로로 대부분 암세포에서 활성이 증대되어 있다. 본 연구에서는 동충하초의 주요 생리활성 물질인 cordycepin에 의한 AGS 인체 위암 세포의 apoptosis 유도에 미치는 PI3K/Akt 신호계의 역할을 조사하였다. 본 연구의 결과에 의하면 cordycepin의 처리 농도의 증가에 따라 AGS 세포의 생존율은 억제되었으며, 이는 apoptosis 유도와 밀접한 관계가 있음을 핵의 형태적 변화와 flow cytometry 분석을 통하여 확인 하였다. 이러한 cordycepin의 apoptosis 유도 효과는 PI3K/Akt 신호계의 활성 저하와 연관성이 있었으며, 세포독성을 나타내지 않는 범위의 PI3K/Akt 신호계 저해제인 LY294002를 cordycepin과 동시 처리하였을 경우, cordycepin에 의한 apoptosis 유발을 더욱 증대시켰다. 그리고 cordycepin에 대한 LY294002의 apoptosis 유발 증대는 caspases (caspase-3, -8 및 -9)의 활성 증가와 poly(ADP-ribose) polymerase 단백질의 분해 증가를 촉진했다. 또한 cordycepin이 처리된 AGS 세포에서 LY294002는 apoptosis 유도에 관여하는 Bax의 발현을 증가시켰고 apoptosis 억제에 관여하는 Bcl-2의 발현은 감소시켰으며, 이는 미토콘드리아 기능 손상과 미토콘드리아에서 세포질로의 cytochrome c 유리를 증대시켰다. 따라서 PI3K/Akt 신호계의 활성 차단은 cordycepin의 항암 활성을 더욱 상승시켰으며, 이는 미토콘드리아 기능 손상과 caspase의 활성 증대를 통하여 이루어짐을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
• /
• 제31권10호
• /
• pp.954-959
• /
• 2021

세포 사멸은 항상성을 유지하기 위해 세포군을 조절하는 중요한 메커니즘이며 시스테인 단백질분해효소 중 하나인 카스파제는 세포 사멸 경로의 중요한 중재자이다. Caspase-8은 세포외 자극에 의해 시작되는 외인성 세포자멸 경로의 개시자 카스파제이다. Caspase-8에는 보존된 도메인인 N-말단의 두개의 죽음 이펙터 도메인(DED)과 C-말단의 2개의 촉매 도메인을 가지며, 이는 이러한 외인성 세포자멸 경로에 중요하게 작용한다. 외인성 세포멸사 경로에서, TNF 슈퍼패밀리인 죽음 수용체는 세포 외부로부터의 죽음 수용체 특이적 리간드의 결합에 의해 활성화된다. 활성화된 죽음 수용체가 어댑터 단백질인 Fas-associated death domain 단백질(FADD)을 모집한 후, 죽음 수용체와 FADD의 죽음 도메인(DD)이 서로 결합하고 죽음 수용체와 결합한 FADD가 caspase-8의 전구체 형태인 procaspase-8을 모집한다. FADD와 procaspase-8의 죽음 이펙터 도메인은 서로 결합하고 FADD에 결합된 procaspase-8은 prodomain의 절단에 의해 활성화된다. 이 죽음 수용체-FADD-caspase-8 복합체는 세포사멸 유도 신호복합체(DISC)라고 한다. 세포 FLICE 억제 단백질(c-FLIPs)은 세포사멸을 억제하는 역할과 촉진하는 역할을 모두 수행하여 caspase-8의 활성화를 조절하고 caspase-8 활성화는 caspase-3와 같은 작동자 카스파제를 활성화를 시킨다. 마지막으로 활성화된 작동자 카스파제는 DNA 분해, 핵 응축, 세포막 수포 및 카스파제 기질의 단백질 분해에 작용하여 세포사멸을 완료한다.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
• /
• 한국응용약물학회 2003년도 춘계학술대회
• /
• pp.39-55
• /
• 2003

1. Extracts of the leaves of Eurya emarginata markedly inhibited the growth of leukemia cells such as HL-60, KG-1, U937, K562, and Jurkat. 2. When HL-60 cells were treated with the extract, DNA fragmentation, morphological changes and sub-G1 hypodiploid cells were observed. The expressions of c-myc mRNA were also dramatically decreased. 3. Cornoside and Eutigoside were isolated from the leaves of Eurya emarginata. 4. Eutigoside induced apoptosis through down-regulation of Bcl-2 expression and activation of caspases.

• 한국생명과학회:학술대회논문집
• /
• 한국생명과학회 2007년도 제48회 학술심포지움 및 추계국제학술대회
• /
• pp.43.2-43.2
• /
• 2007

See Full Text

• Animal cells and systems
• /
• 제5권4호
• /
• pp.267-274
• /
• 2001

Calpains are a family of cysteine proteases existing primarily in two forms designated by the $Ca^{2+}$ concentration needed for activation in vitro, $\mu$-calpain (calpain-I) and m-calpain (calpain-II). The physiologica1 roles of calpains remain unclear. Many groups have proposed a role for calpains In apoptosis, but their patterns of activation are not well characterized. Calpains have been implicated in neutrophil apoptosis, glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis, as well as many other apoptotic pathways. Calpain activation in apoptosis is usually linked upstream or downstream to caspase activation, or in a parallel pathway alongside caspase activation. Calpains have been suggested to be involved in DNA fragmentation (via endonuclease activation), but also as effector proteases that cleave cellular proteins involved in DNA repair, membrane associated proteins and other homeostatic regulatory proteins. Recently, our laboratory demonstrated $\mu$-calpain activation in NAD(P)H: quinone oxidoreducatse 1 (NQO1)-expressing cells after exposure to $\beta$-lapachone, a novel quinone and potential chemo- and radio-therapeutic agent. Increased cytosolic $Ca^{2+}$ in NQO1-expressing cells after $\beta$-lapachone exposures were shown to lead to $\mu$-calpain activation. In turn, $\mu$-calpain activation was important for substrate proteolysis and DNA fragmentation associated with apoptosis. Upon activation, $\mu$-calpain translocated to the nucleus where it could proteolytically cleave PARP and p53. We provided evidence that $\beta$-lapachone-induced, $\mu$-calpain stimulated, apoptosis did not involve any of the known caspases; known apoptotic caspases were not activated after $\beta$-lapachone treatment of NQO1-expressing cells, nor did caspase inhibitors have any effect on $\beta$-1apachone-induced cell death. Elucidation of processes by which $\beta$-1apachone-stimulated $\mu$-calpain activation and calpains ability to activate endonucleases and induce apoptosis independent of caspase activity will be needed to further develop/modulate $\beta$-lapachone for treatment of human cancers that over-express NQO1.

• Molecules and Cells
• /
• 제26권2호
• /
• pp.152-157
• /
• 2008

Caspases play critical roles in the execution of apoptosis. Caspase-3 and caspase-7 are closely related in sequence as well as in substrate specificity. The two caspases have overlapping substrate specificities with special preference for the DEVD motif. However, they are targeted to different subcellular locations during apoptosis, implying the existence of substrates specific for one or other caspase. To identify new caspase-7 substrates, we digested cell lysates obtained from the caspase-3-deficient MCF-7 cell line with purified recombinant caspase-7, and analyzed spots that disappeared or decreased by 2-DE (we refer to this as the caspase-7 degradome). Several proteins with various cellular functions underwent caspase-7-dependent proteolysis. The substrates of capase-7 identified by the degradomic approach were rather different from those of caspase-3 (Proteomics, 4, 3429-3435, 2004). Among the candidate substrates, we confirmed that Valosin-containing protein (VCP) was cleaved by both capspase-7 and caspase-3 in vitro and during apoptosis. Cleavage occurred at both $DELD^{307}$ and $DELD^{580}$. The degradomic study yielded several candidate caspase-7 substrates and their further analysis should provide valuables clues to the functions of caspase-7 during apoptosis.