• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1994년도 춘계학술대회 and 제3회 신약개발 연구발표회
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• pp.41-49
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• 1994

The most common conventional method of discovering a drug involves a massive screening of a large number of compounds in chemical libraries or in the extracts from natural sources such as plants or microbial broths followed by chemical modification of one or more active compounds to improve their properties as a drug. When the three-dimensional structure of the target molecule for which the drug is searched is known the drug discovery process can be significantly simplified, This is especially true when the three-dimensional structure of a complex between the target and a lead compound is known. In this lecture our experience on the structure-based drug design for human CDK2(cyclin-dependent protein kinase 2) will be discussed with special emphasis on the strength and weakness of this approach of drug discovery. The regulation of the activity of CDK2 plays an important role in the cell proliferation of normal and cancer cells.

• 생명과학회지
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• 제23권9호
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• pp.1109-1117
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• 2013

본 연구에서는 인체 폐암 세포인 A549를 사용하여 택란 메탄올 추출물의 항암활성과 그 분자적 기전에 관하여 연구하였다. 먼저 택란 추출물이 A549의 세포증식에 미치는 영향을 알아본 결과 처리 농도 및 시간 의존적으로 A549의 성장이 저해되었으며, 세포 주기 변화를 분석한 결과 강력한 G1 arrest가 유도되는 것을 확인하였다. 이러한 택란 추출물에 의한 G1 arrest는 세포주기 조절 단백질인 Cyclin D1, Cyclin E 및 Cyclin-dependent kinase인 CDK2, CDK4, CDK6의 발현 감소와 연관되어 있었다. 또한 택란 추출물에 의한 CDK/Cyclin complex의 발현 저해는 DNA 손상에 의해 활성화되는 CHK2의 활성화 형태인 p-CHK2의 발현 증가에 따른 CDK 활성화 효소인 Cdc25A phosphatase의 발현 억제에 의해 나타나는 결과로 사료된다. 반면 종양억제유전자인 p53 및 CDK 억제제인 p21과 p27의 발현량은 증가되지 않았다. 이러한 결과들로부터 택란 추출물은 DNA damage에 의한 ATM/CHK2/Cdc25A/CDK2 pathway를 통해 A549의 G1 arrest를 유도하여 세포의 증식을 억제할 것으로 판단되며, 이때 택란 추출물에 의해 유도되는 G1 arrest는 p53 비의존적인 경로일 것으로 사료된다. 본 연구결과는 택란이 Cdc25A를 target으로 하는 새로운 항암활성 소재로서 사용될 수 있는 가능성을 시사한다. 또한 본 연구결과는 택란 추출물의 세포주기 조절에 의한 항암기전을 이해하고 향후 지속적 연구를 하는 데 있어서 귀중한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권10호
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• pp.1712-1716
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• 2007

To generate new scaffold candidates as highly selective and potent cyelin-dependent kinase (CDK) inhibitors, structure-based drug screening was performed utilizing 3D pharmacophore conformations of known potent inhibitors. As a result, CR229 (6-bromo-2,3,4,9-tetrahydro-carbolin-1-one) was generated as the hit-compound. A computational docking study using the X-ray crystallographic structure of CDK2 in complex with CR229 was evaluated. This predicted binding mode study of CR229 with CDK2 demonstrated that CR229 interacted effectively with the Leu83 and Glu81 residues in the ATP-binding pocket of CDK2 for the possible hydrogen bond formation. Furthermore, biochemical studies on inhibitory effects of CR229 on various kinases in the human cervical cancer HeLa cells demonstrated that CR229 was a potent inhibitor of CDK2 ($IC_{50}:\;3\;{\mu}M$), CDKI ($IC_{50}:\;4.9\;{\mu}M$), and CDK4 ($IC_{50}:\;3\;{\mu}M$), yet had much less inhibitory effect ($IC_{50}:>20\;{\mu}M$) on other kinases, such as casein kinase 2-${\alpha}1$ (CK2-${\alpha}1$), protein kinase A (PKA), and protein kinase C (PKC). Accordingly, these data demonstrate that CR229 is a potent CDK inhibitor with anticancer efficacy.

• 대한한방내과학회지
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• 제36권1호
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• pp.13-21
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• 2015

Objectives : In Korea, Rhus verniciflua Stokes (RVS) has been used in traditional medicine for various diseases such as back pain, syndromes of the blood system in women, gastrointestinal disease, and cancer. However, the molecular mechanisms of its anti-cancer activity have not been clearly elucidated yet. Methods : This study investigated the possible mechanisms by which RVS extract (RVE) exerts its anti-proliferative action in cultured human breast carcinoma MCF-7 cells. Results : Treatment with RVE in MCF-7 cells resulted in inhibition of cell viability through G1 arrest of the cell cycle and induction of apoptosis in a time- and concentration-dependent manner, as determined by MTT assay and flow cytometry analysis. The induction of G1 arrest by RVE treatment was associated with the inhibition of cyclin D1, cyclin-dependent kinase (Cdk) 2, retinoblastoma protein (pRB), and mouse double minute 2 (MDM2) expression. Moreover, RVE treatment concentration dependently increased the levels of tumor suppressor p53, which was associated with the marked induction of Cdk inhibitors such as p21 (Waf1/Cip1) and p27 (Kip1). However, the inhibition of p53 function by the wild-type p53-specific inhibitor, pifithrin-α, abolished the above-mentioned effects of RVE, showing that p53 was responsible for the cytotoxicity of RVE Conclusions : These data indicate that a molecular pathway involving p53-dependent G1 cell cycle arrest plays a pivotal role in the cellular response to RVE, and demonstrate the potential applications of RVE as an anti-cancer drug for breast cancer treatment.

• 동의생리병리학회지
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• 제22권4호
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• pp.821-828
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• 2008

Onchungeum, a herbal formula, which has been used for treatment of anemia due to bleeding, discharging blood and skin disease. In the present study, it was examined the effects of extract of Onchungeum (OCE) on the growth of human hepatocarcinoma cell lines Hep3B (p53 null type) and HepG2 (p53 wild type) in order to investigate the anti-proliferative mechanism by OCE. Treatment of Hep3B and HepG2 cells to OCE resulted in the growth inhibition in a dose-dependent manner, however Hep3B cell line exhibited a relatively strong anti-proliferative activity to OEC. Flow cytometric analysis revealed that OCE treatment in Hep3B cells caused G1 phase arrest of the cell cycle, which was associated with various morphological changes in a dose-dependent fashion. RT-PCR and immunoblotting data revealed that treatment of OCE caused the down-regulation of cyclin D1 expression, however the levels of cyclin E expression were not changed by OCE. The G1 arrest of the cell cycle was also associated with the induction of Cdk inhibitor p27 by OCE. Because the p53 gene is null in Hep3B cells, it is most likely that the induction of p21 is mediated through a p53-independent pathway. Moreover, p27 detected in anti-Cdk4 and anti-Cdk2 immunoprecipitates from the OCE-treated cells, suggesting that OCE-induced p27 protein blocks Cdk kinase activities by directing binding to the cyclin/Cdk complexes. Furthermore, OCE treatment potently suppresses the phosphorylation of retinoblastoma proteins and the levels of the transcription factor E2F-1 expression. Taken together, these results indicated that the growth inhibitory effect of OCE in Hep3B hepatoma cells was associated with the induction of G1 arrest of the cell cycle through regulation of several major growth regulatory gene products.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제19권5호
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• pp.421-426
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• 2015

The increased potential for vascular smooth muscle cell (VSMC) growth is a key abnormality in the development of atherosclerosis and post-angioplasty restenosis. Abnormally high activity of platelet-derived growth factor (PDGF) is believed to play a central role in the etiology of these pathophysiological situations. Here, we investigated the anti-proliferative effects and possible mechanism(s) of murrayafoline A, a carbazole alkaloid isolated from Glycosmis stenocarpa Guillamin (Rutaceae), on PDGF-BB-stimulated VSMCs. Murrayafoline A inhibited the PDGF-BB-stimulated proliferation of VSMCs in a concentration-dependent manner, as measured using a non-radioactive colorimetric WST-1 assay and direct cell counting. Furthermore, murrayafoline A suppressed the PDGF-BB-stimulated progression through $G_0/G_1$ to S phase of the cell cycle, as measured by [$^3H$]-thymidine incorporation assay and cell cycle progression analysis. This anti-proliferative action of murrayafoline A, arresting cell cycle progression at $G_0/G_1$ phase in PDGF-BB-stimulated VSMCs, was mediated via down-regulation of the expression of cyclin D1, cyclin E, cyclin-dependent kinase (CDK)2, CDK4, and proliferating cell nuclear antigen (PCNA), and the phosphorylation of retinoblastoma protein (pRb). These results indicate that murrayafoline A may be useful in preventing the progression of vascular complications such as restenosis after percutaneous transluminal coronary angioplasty and atherosclerosis.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권3호
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• pp.965-970
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• 2015

Colorectal cancer is one of the most severe subtypes of cancer, and has the highest propensity to manifest as metastatic disease. Because of the lack of knowledge of events that correlate with tumor cell migration and invasion, few therapeutic options are available. The current study aimed to explore the mechanism of colorectal cancer in hope of identifying the ideal target for future treatment. We first discovered the pro-tumor effect of a controversial cell cycle regulator, cylin-dependent kinase inhibitor 3 (CDKN3), which is highly expressed in colorectal cancer, and the possible related signaling pathways, by bioinformatics tools. We found that CDKN3 had remarkable effects in suppressing colorectal cancer cell proliferation and migration, inducing cell cycle arrest and apoptosis in a colorectal cancer cell line, SW480 cells. Our study, for the first time, provided consistent evidence showing overexpression of cell cycle regulator CDKN3, in colorectal cancer. The in vitro studies in SW480 cells revealed a unique role of CDKN3 in regulating cellular behavior of colorectal cancer cells, and implied the possibility of targeting CDKN3 as a novel treatment for colorectal cancer.

• Radiation Oncology Journal
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• 제21권4호
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• pp.306-314
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• 2003

목적: K562 세포의 방사선에 의한 세포 사망은 mitotic catastrophe 현상이 위주로 나타나지만 herbimycin A (HMA)에 의하여 apoptosis 반응이 촉진되는 반면 genisteln에 의하여 두 가지 형태의 세포사망이 모두 억제된다. 본 연구에서는 HMA와 genistein에 의한 K562세포의 방사선 유도 세포주기 조절 변화와 세포 사망 양상의 연관성을 조사하였다. 대상 및 방법: 지수증식기의 KS62 세포에 6 MV 선형가속기(Clinac 1,m C, Varian)를 이용하여 200~300 cGy/min의 선량률로 10 Gy를 균일하게 조사하였다. HMA와 genistein은 각각 250 nM와 25$\mu$M농도로 방사선 조사 후 즉시 투여하였다. 실험에서는 세포주기, 오절인자의 발현 및 활성, 노화 및 분화정도 등에 있어서의 시간에 따른 변화를 조사하였다. 결과: 방사선 단독조사에서 KS62세포는 G2기의 정체를 보였으나 정상적인 053을 가지는 세포와는 달리 지속적인 세포주기의 정체를 보이지 않았다. G2정체가 유지되는 동안 cyclin Bl의 점진적인 증가를 관찰할 수 있었으며, 이는 염색체의 복제가 완료되지 않은 상태에서 M기로 진행하여 미성숙한 염색체 응축과 mitotic catastrophe 현상이 나타나는 것과 일치한다. 방사선 조사와 함께 HMA를 투여한 경우에는 G2정체가 빠르게 해소되었으며 동시에 Gl기에서 세포가 정체되는 양상을 보였다. 세포주기 조절인자 cdc2 kinase 활성 증가와 cyclln I와 A 발현 및 CDK2 활성의 감소 등의 현상으로 설명되며, 이는 apoptosis의 증가와 연관성을 갖는다. 반면 genistein의 경우에는 cyclin Bl과 떨cfsc 발현 및 cdc2활성이 모두 감소하는 등 G2정체를 계속 유지하였다. 이와 함께 방사선에 의한 노화와 megakaryocyte로의 분화도 지속되는 것을 관찰할 수 있었다. 결론: HMA와 genistein에 의한 KS62세포의 방사선 유도 세포사망의 변화는 세포주기 조절과 밀접하게 연관되어 있음을 확인하였다. 이는 다양한 방사선 유도 세포사망의 기전을 이해하는 데 독창적인 모델을 제공하며, 방사선을 이용한 암 치료법의 개발에 새로운 표적을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권4호
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• pp.417-425
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• 2017

벌사상자는 여성의 생식기 질환이나 화농성 피부염에 주로 사용되어온 한약재로, 최근 들어 암과 관련된 연구가 많이 이루어짐에 따라 벌사상자의 항암 효과에 대한 관심이 높아지고 있다. 벌사상자의 대표적인 성분인 osthole, xanthotoxol 등은 벤젠고리 화합물로 에탄올과 같은 유기용매에 잘 용해된다. 이에 따라 본 연구에서는 AGS 위암세포에서 벌사상자 에탄올 추출물(CME)에 대한 세포주기 정지 유도 효과를 확인하고자 하였다. CME 처리에 의한 AGS 위암세포의 증식 억제 유도 효과 및 세포독성 효과를 확인하기 위하여 MTT assay와 LDH release assay를 실시한 결과, 농도 및 시간 의존적으로 세포생존율이 감소하였으며, 농도 의존적인 세포독성 효과를 확인하였다. 또한, CME의 농도가 증가할수록 AGS 위암세포의 형태학적 변화가 관찰되었다. 이러한 세포증식 억제 유도 효과가 세포주기 정지에 의한 것인지 확인하기 위하여 CME를 농도별로 24시간 동안 처리한 후 세포주기를 측정하였다. 그 결과 G1기의 세포가 농도 의존적으로 증가함을 확인하였다. 그리고 CME의 처리가 세포주기와 관련된 단백질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 western blot analysis를 실시하여 G1기 세포주기 정지와 관련된 신호 단백질들의 발현 변화를 확인하였다. 그 결과 CME의 처리가 세포 증식과 분열에 중요한 역할을 하는 p-Akt와 p-GSK-$3{\beta}$의 발현을 저해하는 것을 확인하였고, 이에 따라 p53의 발현과 활성이 증가하여 p21의 발현이 증가함을 확인하였다. 또한, p21의 증가에 따른 cyclin E의 발현 감소와 CDK2의 비활성화 상태인 p-CDK(T14), p-CDK(Y15)의 발현 증가를 확인하였다. 이와 같은 CME의 세포주기 억제 유도 효과가 일어나는 신호경로를 확인하기 위하여 LY294002(PI3K/Akt 저해제), BIO(GSK-$3{\beta}$ 저해제), Pifithrin-${\alpha}$(p53 저해제)를 CME와 각각 또는 병행 처리한 후 MTT assay, 세포주기 측정, western blot analysis를 진행하였다. 그 결과 LY294002의 처리는 CME 처리군과 유사하게 세포생존율을 저해시키고 G1기 정지를 유도했으며, 세포주기 단백질을 조절하였다. 또한, GSK-$3{\beta}$와 p53 저해제를 처리하였을 때 CME를 병행 처리했음에도 불구하고 세포증식 억제나 G1기 정지와 같은 항암 효과가 나타나지 않았으며, 관련 신호경로 단백질의 변화도 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 CME의 처리가 Akt/GSK-$3{\beta}$/p53 신호경로를 조절하여 cyclin E의 발현을 감소시키고 CDK2의 활성을 억제함으로써 G1기 세포주기 정지를 유도함을 확인하였다.

• BMB Reports
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• 제43권10호
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• pp.704-709
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• 2010

The Swedish mutation (K595N/M596L) of amyloid precursor protein (APP-swe) has been known to increase abnormal cleavage of cellular APP by Beta-secretase (BACE), which causes tau protein hyperphosphorylation and early-onset Alzheimer's disease (AD). Here, we analyzed the effect of APP-swe in global gene expression using deep transcriptome sequencing technique. We found 283 genes were down-regulated and 348 genes were up-regulated in APP-swe expressing H4-swe cells compared to H4 wild-type cells from a total of approximately 74 million reads of 38 base pairs from each transcriptome. Two independent mechanisms such as kinase and phosphatase signaling cascades leading hyperphosphorylation of tau protein were regulated by the expression of APP-swe. Expressions of catalytic subunit as well as several regulatory subunits of protein phosphatases 2A were decreased. In contrast, expressions of tau-phosphorylating glycogen synthase kinase $3\beta$(GSK-3$\beta$), cyclin dependent kinase 5 (CDK5), and cAMP-dependent protein kinase A (PKA) catalytic subunit were increased. Moreover, the expression of AD-related Aquaporin 1 and presenilin 2 expression was regulated by APP-swe. Taken together, we propose that the expression of APP-swe modulates global gene expression directed to AD pathogenesis.