Overexpression of HSP25 delayed cell growth, increased the level of $p21^{waf}$, reduced the levels of cyclin D1, cylcin A and cdc2, and induced radioresistance in L929 cells. We demonstrated that extracellular regulated kinase (ERK) and MAP kinase/ERK kinase (MEK) expressions as well as their activation (phospho-forms) were inhibited by hsp25 overexpression. To confirm the relationship between ERK1/2 and hsp25-mediated radioresistance, ERK1 or ERK2 cDNA was transiently transfected into the hsp25 overexpressed cells and their radioresistance was examined. HSP25-mediated radioresistance was abolished by overexpression of ERK2, but not by overexpression of ERK1. Alteration of cell cycle distribution and cell cycle related protein expressions (cyclin D, cyclin A and cdc2) by hsp25 overexpression were also recovered by ERK2 cDNA transfection. Increase in Bc1-2 protein by hsp25 gene transfection was also reduced by subsequent ERK2 cDNA-transfection. In addition, HSP25 overexpression reduced reactive oxygen species (ROS) and increased expression of manganese superoxide dismutase (MnSOD) gene. Increased activation of NF-kB (IkB degradation) was also found in hsp25-overexpressed cells. Moreover, transfection of hsp25 antisense gene abrogated all the HSP25-mediated phenomena. To further elucidate the exact relationship between MnSOD induction and NF-kB activation, dominant negative $I-kB\alpha(I-kB\alpha-DN)$ construction was transfected to HSP25 overexpressed cells. $I-kB\alpha-DN$ inhibited HSP25 mediated MnSOD gene expression. In addition, HSP25 mediated radioresistance was blocked by $I-kB\alpha-DN$ transfection. Blockage of MnSOD with antisense oligonucleotides in HSP25 overexpressed cells, prevented apoptosis and returned the ERK1/2 activation to the control level. From the above results, we suggest for the first time that reduced oxidative damage by HSP25 was due to MnSOD-mediated down regulation of ERK1/2.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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1998.11a
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pp.145-145
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1998
In the present study, we have demonstrated that taurine could stimulate the production of nitric oxide and the activity of ERK2 (extracellular signal regulated protein kinase or pp42 MAP kinase). Nitric oxide(NO), the product of inducible nitric oxide synthase(iNOS), is known to be implicated in the metabolism of bone. ERK cascade plays a key role in the gene expression of iNOS in osteoblastic cell. We investigated whether taurine (l-20mM) could stimulate ERK2 activity, nitric oxide production, and inducible nitric oxide synthase in osteoblast-like UMR-106 cells. Nitric oxide was measured spectophotometrically as nitrite and the activation of ERK2 and iNOS was studied using Western 145 blot analysis. Taurine increased the production of nitric oxide in a dose-dependent manner and the effect was reached to a maximum at 10 mM. The activation of iNOS were consistent with NO levels. The tyrosine phosphorylation of ERK2 was increased by taurine in a time-dependent manner. The these result suggest that taurine might stimulate the production of nitric oxide in osteoblast-like cells by the activation of ERK2 and could regulate the metabolism of bone via nitric oxide.
Kim, Sang-Won;Ha, Na-Young;Kim, Kyung-In;Park, Jin-Kyu;Lee, Yong-Heun
BMB Reports
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v.41
no.3
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pp.242-247
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2008
MSS, a comprising mixture of maesil (Prunus mume Sieb. et Zucc) concentrate, disodium succinate and Span80 (3.6 : 4.6 : 1 ratio) showed a significant improvement of memory when daily administered (460 mg/kg day, p.o.) into the normal rats for 3 weeks. During the spatial learning of 4 days in Morris water maze test, both working memory and short-term working memory index were significantly increased when compared to untreated controls. We investigated a molecular signal transduction mechanism of MSS on the behaviors of spatial learning and memory. MSS treatment increased hippocampal mRNA levels of NR2B and TrkB without changes of NR1, NR2A, ERK1, ERK2 and CREB. However, the protein levels of pERK/ERK and pCREB/CREB were all significantly increased to $1.5{\pm}0.17$ times. These results suggest that the improving effect of spatial memory for MSS is linked to MAPK/ERK signaling pathway that ends up in the phosphorylation of CREB through TrkB and/or NR2B of NMDA receptor.
Glutamate causes neurotoxicity through formation of reactive oxygen species and activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways. MAPK phosphatase-1 (MKP-1) is one of the phosphatases responsible for dephosphorylation/deactivation of three MAPK families: the extracellular signal-regulated kinase-1/2 (ERK-1/2), the c-Jun N-terminal kinase-1/2 (JNK-1/2), and the p38 MAPK. In this report, the potential involvement of MKP-1 in neuroprotective effects of curcumin, the active ingredient of turmeric (Curcuma longa), was examined using HT22 cells. Glutamate caused cell death and activation of ERK-1/2 but not p38 MAPK or JNK-1/2. Blockage of ERK-1/2 by its inhibitor protected HT22 cells against glutamate-induced toxicity. Curcumin attenuated glutamate-induced cell death and ERK-1/2 activation. Interestingly, curcumin induced MKP-1 activation. In HT22 cells transiently transfected with small interfering RNA against MKP-1, curcumin failed to inhibit glutamate-induced ERK-1/2 activation and to protect HT22 cells from glutamate-induced toxicity. These results suggest that curcumin can attenuate glutamate-induced neurotoxicity by activating MKP-1 which acts as the negative regulator of ERK-1/2. This novel pathway may contribute to and explain at least one of the neuroprotective actions of curcumin.
Background: Mutations in the MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase) signaling pathway - EGFR/Ras/RAF/MEK have been associated with the development of several carcinomas. ERK2, a downstream target of the MAPK pathway and a founding member of the MAPK family is activated by cellular signals emanating at the cell membrane. Activated ERK2 translocates into the nucleus to transactivate genes that promote cell proliferation. MKP - a dual specific phosphatase - interacts with activated ERK2 via the common docking (CD) domain of the later to inactivate (dephosphorylate) and effectively terminate further cell proliferation. A constitutively active form of ERK2 carrying a single point mutation - E322K in its CD domain, was earlier reported by our laboratory. In the present study, we investigated the prevalence of this CD domain E322K mutation in 88 well differentiated OSCC tissue samples. Materials and Method: Genomic DNA specimens isolated from 88 oral squamous cell carcinoma tissue samples were amplified with primers flanking the CD domain of the ERK2 gene. Subsequently, PCR amplicons were gel purified and subjected to direct sequencing to screen for mutations. Results: Direct sequencing of eighty eight OSCC samples identified an E322K CD domain mutation in only one (1.1%) OSCC sample. Conclusions: Our result indicates that mutation in the CD domain of ERK2 is rare in OSCC patients, which suggests the role of genetic alterations in other mitogenic genes in the development of carcinoma in the rest of the patients. Nevertheless, the finding is clinically significant, as the relatively rare prevalence of the E322K mutation in OSCC suggests that ERK2, being a common end point signal in the multi-hierarchical mitogen activated signaling pathway may be explored as a viable drug target in the treatment of OSCC.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.23
no.2
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pp.416-425
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2009
Angiogenesis is important for promoting cardiovascular disease, wound healing, and tissue regeneration. We here investigated the pharmacological effects of Korea red ginseng water extract (KRGE) on angiogenesis and its underlying signal mechanism. This study showed that KRGE increased in vitro proliferation, migration, and tube formation of human umbilical endothelial cells, as well as stimulated in vivo angiogenesis. KRGE-induced angiogenesis was accompanied by phosphorylation of ERK1/2, Akt, and endothelial nitric oxide synthase (eNOS) as well as an increase in NO production. Inhibition of PI3K activity by wortmannin completely inhibited KRGE-induced angiogenesis and phosphorylation of Akt, ERK1/2, and eNOS, indicating that PI3K/Akt activation is an upstream event of KRGE-mediated angiogenic pathway. The MEK inhibitor PD98059 completely blocked KRGE-induced angiogenesis and ERK phosphorylation without affecting Akt and eNOS activation. However, the eNOS inhibitor NMA effectively inhibited tube formation, but partially blocked proliferation and migration as well as ERK phosphorylation without altering Akt and eNOS activation, revealing that eNOS/NO pathway is in part involved in ERK1/2 activation. This study first demonstrated the critical involvement of both ERK1/2 and eNOS activation in KRGE-induced angiogenesis, which lie on downstream of PI3K/Akt. Thus, these results indicate that KRGE requires activation of both the PI3K/Akt-dependent ERK1/2 and eNOS signal pathways and their cross-talk for its full angiogenic activity.
Benzidine, a known carcinogen, is closely associated with the development of bladder cancer (BC). Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a critical pathophysiological process in BC progression. The underlying molecular mechanisms of mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway, especially extracellular regulated protein kinases 5 (ERK5), in regulating benzidine-induced EMT remains unclarified. Hence, two human bladder cell lines, T24 and EJ, were utilized in our study. Briefly, cell migration was assessed by wound healing assay, and cell invasion was determined by Transwell assay. Quantitative PCR and western blot were utilized to determine both gene expressions as well as protein levels of EMT and MAPK, respectively. Small interfering RNA (siRNA) was transfected to further determine ERK5 function. As a result, the migration and invasion abilities were enhanced, epithelial marker expression was decreased while mesenchymal marker expression was increased in human BC cell lines. Meanwhile, benzidine administration led to activation of ERK5 and activator protein 1 (AP-1) proteins, without effective stimulation of the Jun N-terminal kinase (JNK) or p38 pathways. Moreover, Benzidine-induced EMT and ERK5 activation were completely suppressed by XMD8-92 and siRNAs specific to ERK5. Of note, ERK1/2 was activated in benzidine-treated T24 cells, while benzidine-induced EMT could not be reversed by U0126, an ERK1/2 inhibitor, as indicated by further study. Collectively, our findings revealed that ERK5-mediated EMT was critically involved in benzidine-correlated BC progression, indicating the therapeutic significance of ERK5 in benzidine-related BC.
PD98059 is the specific inhibitor of extracellular signaling-regulated kinase (ERK) kinase (MEK). ERK is involved in a mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade controlling cell growth and differentiation. Although the inhibition of ERK is known to induce cell death in various cell lines, this effect is still controversial and the role of PD98059 on the death of HeLa $S_3$ cells, a subclone of the cervical cancer cell line, is not well understood. The apoptosis of HeLa $S_3$ cells increased after the treatment of 50 ${\mu}M$ PD98059. The induction of apoptosis by PD98059 was occurred in a time- and a dose-dependent manners. The expression of Bcl-2 was reduced in accordance with decrease of ERK2 expression. Taken together, these results indicate that PD98059 has a cytotoxicity in HeLa $S_3$ cells and it may be used as a potential target for the treatment of cervical cancer.
Cha, Seung Keun;Kim, Se Hyun;Ha, Kyooseob;Shin, Soon Young;Kang, Ung Gu
Korean Journal of Biological Psychiatry
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v.20
no.4
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pp.159-165
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2013
Objectives Mechanisms of clinical synergistic effects, induced by co-treatments of lithium and valproate, are unclear. Extracellular signal-regulated kinase (ERK) has been suggested to play important roles in mechanisms of the action of mood stabilizers. In this study, effects of co-treatments of lithium and valproate on the ERK1/2 signal pathway and its down-stream transcription factors, ELK1 and C-FOS, were investigated in vitro. Methods PC12 cells, human pheochromocytoma cells, were treated with lithium chloride (30 mM), valproate (1 mM) or lithium chloride + valproate. The phosphorylation of ERK1/2 was analyzed with immunoblot analysis. Transcriptional activities of ELK1 and C-FOS were analyzed with reporter gene assay. Results Single treatment of lithium and valproate increased the phosphorylation of ERK and transcriptional activities of ELK1 and C-FOS, respectively. Combined treatments of lithium and valproate induced more robust increase in the phosphorylation of ERK1/2 and transcriptional activities of ELK1 and C-FOS, compared to those in response to single treatment of lithium or valproate. Conclusions Co-treatments of lithium and valproate induced synergistic increase in the phosphorylation of ERK1/2 and transcriptional activities of its down-stream transcription factors, ELK1 and C-FOS, compared to effects of single treatment. The findings might suggest potentiating effects of lithium and valproate augmentation treatment strategy.
Chang, Hye Jin;Lee, Jae Hoon;Kim, Mi Ran;Hwang, Kyung Joo;Park, Dong Wook;Min, Churl K.
Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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v.33
no.2
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pp.105-113
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2006
Objective: To investigate the role of ERK and $PPAR{\gamma}$ on the $TGF-{\beta}1$ induced human endometrial stromal cell decidualization in vitro. Method: Endometrial stromal cells are cultured under the following condition: DMEM/F12 (10% FBS, 1 nM E2 and 100 nM P4). $TGF-{\beta}1$ (5 ng/ml), Rosiglitazone (50 nM), and PD98059 ($20{\mu}M$) were added according to experimental purposes. Trypan-Blue and hematocytometer were utilized to count cell number. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and western blotting were utilized to detect proteins. Result: $TGF-{\beta}1$ inhibited proliferation of cultured human endometrial stromal cells and induced expression of PGE2 and prolactin. This effect was mediated by Smad and ERK activation. Administration of rosiglitazone, $PPAR{\gamma}$ agonist, prevented $TGF-{\beta}1$ effect on cell proliferation. Furthermore, Rosiglitazone inhibited $TGF-{\beta}1$ induced activation of ERK, consequently reduced PGE2 and prolactin production. Conclusion: $TGF-{\beta}1$ induced decidualization of endometrial stromal cell through Smad and ERK phosphorylation. $PPAR{\gamma}$ acts as a negative regulator of human ndometrial cell decidualization in vitro.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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