• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권9호
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• pp.1206-1212
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• 2023

The Wnt/β-catenin pathway plays essential roles in regulating various cellular behaviors, including proliferation, survival, and differentiation [1-3]. The intracellular β-catenin level, which is regulated by a proteasomal degradation pathway, is critical to Wnt/β-catenin pathway control [4]. Normally, casein kinase 1 (CK1) and glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β), which form a complex with the scaffolding protein Axin and the tumor suppressor protein adenomatous polyposis coli (APC), phosphorylate β-catenin at Ser45, Thr41, Ser37, and Ser33 [5, 6]. Phosphorylated β-catenin is ubiquitinated by the β-transducin repeat-containing protein (β-TrCP), an F-box E3 ubiquitin ligase complex, and ubiquitinated β-catenin is degraded via a proteasome pathway [7, 8]. Colorectal cancer is a significant cause of cancer-related deaths worldwide. Abnormal up-regulation of the Wnt/β-catenin pathway is a major pathological event in intestinal epithelial cells during human colorectal cancer oncogenesis [9]. Genetic mutations in the APC gene are observed in familial adenomatous polyposis coli (FAP) and sporadic colorectal cancers [10]. In addition, mutations in the N-terminal phosphorylation motif of the β-catenin gene were found in patients with colorectal cancer [11]. These mutations cause β-catenin to accumulate in the nucleus, where it forms complexes with transcription factors of the T-cell factor/lymphocyte enhancer factor (TCF/LEF) family to stimulate the expression of β-catenin responsive genes, such as c-Myc and cyclin D1, which leads to colorectal tumorigenesis [12-14]. Therefore, downregulating β-catenin response transcription (CRT) is a potential strategy for preventing and treating colorectal cancer. Plant cytokinins are N⁶-substituted purine derivatives; they promote cell division in plants and regulate developmental pathways. Natural cytokinins are classified as isoprenoid (isopentenyladenine, zeatin, and dihydrozeatin), aromatic (benzyladenine, topolin, and methoxytopolin), or furfural (kinetin and kinetin riboside), depending on their structure [15, 16]. Kinetin riboside was identified in coconut water and is a naturally produced cytokinin that induces apoptosis and exhibits antiproliferative activity in several human cancer cell lines [17]. However, little attention has been paid to kinetin riboside's mode of action. In this study, we show that kinetin riboside exerts its cytotoxic activity against colon cancer cells by suppressing the Wnt/β-catenin pathway and promoting intracellular β-catenin degradation.

• 생명과학회지
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• 제24권3호
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• pp.323-328
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• 2014

MicroRNA는 21~25개의 뉴클레오티드로 이루어진 단일 염기가닥의 RNA로 지방분화를 포함한 세포내 여러 생리학적 기전에 영향을 미친다. MicroRNA-17 (miR-17)은 지방전구세포의 지방분화를 촉진하고, 세포 내 지방을 축적시킨다. 그렇지만, 지방분화시 miR-17 전사조절 기전은 알려진 것이 없다. 본 연구에서는 $PPAR{\gamma}$ 전사인자가 miR-17의 전사를 조절하는지 여부를 조사하였다. 먼저 지방전구세포의 분화를 유도한 다음 $PPAR{\gamma}$와 miR-17의 발현을 조사한 결과 두 유전자 모두 분화 이후 발현이 증가하였다. 또한 miR-17 프로모터 부위에는 $PPAR{\gamma}$ 반응하는 부위(PPRE)가 세 군데 발견되었다. Chromatin immunoprecipitation과 luciferase assay을 실시한 결과, miR-17 프로모터의 PPRE3 (-677/-655) 부위가 $PPAR{\gamma}$와 직접 결합함을 관찰하였다. 이러한 연구 결과는 3T3-L1 세포주에서 $PPAR{\gamma}$가 miR-17의 전사를 활성화 시키고 있음을 나타낸다. 향후 $PPAR{\gamma}$에 의한 표적 microRNA을 대량 발굴한다면 비만과 관련한 $PPAR{\gamma}$의 기능을 보다 구체적으로 파악하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한수의학회지
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• 제46권2호
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• pp.97-105
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• 2006

All-trans retinoic acid (AtRA) induces growth inhibition and apoptosis in a variety of tumer cells, including MCF-7 cells. Insulin-like growth factors (IGFs) system has been reported to be associated with the development of cancer. Although MCF-7 cell with AtRA is to be the major stimulus for the cell growth and apoptosis, the mechanism of insulin-like growth factor-I (IGF-I)/insulin-like growth factor binding protein-3 (IGFBP-3) system remains to be elucidated. Thus, this study was conducted to the effect of AtRA on the gene expression and level of IGF-I and IGFBP-3. In addition, we investigated the involvement of PKC-${\delta}$ on the IGF-I and IGFBP-3 secretion in MCF-7 cell. AtRA(${\geq}10^{-7}M$) decreased the IGF-1 secretion and mRNA expressions, but increased IGFBP-3 secretion and mRNA expressions in MCF-7 cells. Especially, the treatment of AtRA at 72 hours caused a significant reduction in the IGF-I secretion and mRNA expressions but increment in IGFBP-3 secretion and mRNA expressions (p < 0.05). $10^{-7}M$ AtRA activated PKC-${\delta}$ that is one among PKC-$\iota$, ${\alpha}$, ${\lambda}$ and ${\delta}$ in MCF-7 cell. Rotllerin, a PKC-${\delta}$ inhibitor, blocked AtRA-induced inhibition of the IGF-I and mRNA expressions, and increase of lGFBP-3 and mRNA expressions in MCF-7 cell. Together, AtRA inhibited the IGF-I secretion and mRNA expressions, but increased IGFBP-3 secretion and mRNA expressions in MCF-7 cell. Furthermore, AtRA-induced alteration of IGF-I, IGFBP-3 secretion, and the gene expressions were mediated via PKC-${\delta}$ activity.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6774-6781
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• 2014

인삼(Panax ginseng C. A. Meyer)의 주요 생리활성물질인 진세노사이드(ginsenoside) Rb1과 Rg1의 효능검증 및 작용점을 규명하고자 HaCaT 피부각질세포에서 유전체 분석(gene expression profiles)을 실시하였다. 진세노사이드 Rb1과 Rg1 각각의 처리 농도 및 시간에 따른 HaCaT 세포에 대한 세포독성은 나타나지 않았으며, $10{\mu}g/mL$의 진세노사이드 Rb1과 Rg1 각각을 6 및 24 시간 처리하여 유전체 분석 결과, 진세노사이드 Rb1과 Rg1의 24 시간 처리군에서 항노화 및 피부탄력 관련 유전자인 fibroblast growth factor (FGF2)의 활성이 증가된 것으로 나타났다. 또한 진세노사이드 Rb1의 24 시간 처리군에서는 항산화 작용점에 있는 일련의 유전자군, FANCD2, FGF2, LEPR, FAS 등의 활성을 확인하였다. 향후 확인된 항노화 및 피부탄력 관련 주요인자들의 작용 및 상관관계를 구체적으로 확인하고, 특히 진세노사이드 Rb1의 신호전달을 완성하고자 한다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권5호
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• pp.627-637
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• 2023

Background: Damage to the healthy intestinal epithelial layer and regulation of the intestinal immune system, closely interrelated, are considered pivotal parts of the curative treatment for inflammatory bowel disease (IBD). Plant-based diets and phytochemicals can support the immune microenvironment in the intestinal epithelial barrier for a balanced immune system by improving the intestinal microecological balance and may have therapeutic potential in colitis. However, there have been only a few reports on the therapeutic potential of plant-derived exosome-like nanoparticles (PENs) and the underlying mechanism in colitis. This study aimed to assess the therapeutic effect of PENs from Panax ginseng, ginseng-derived exosome-like nanoparticles (GENs), in a mouse model of IBD, with a focus on the intestinal immune microenvironment. Method: To evaluate the anti-inflammatory effect of GENs on acute colitis, we treated GENs in Caco2 and lipopolysaccharide (LPS) -induced RAW 264.7 macrophages and analyzed the gene expression of proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, and IL-10 by real-time PCR (RT-PCR). Furthermore, we further examined bacterial DNA from feces and determined the alteration of gut microbiota composition in DSS-induced colitis mice after administration of GENs through 16S rRNA gene sequencing analysis. Result: GENs with low toxicity showed a long-lasting intestinal retention effect for 48 h, which could lead to effective suppression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-6 production through inhibition of NF-κB in DSS-induced colitis. As a result, it showed longer colon length and suppressed thickening of the colon wall in the mice treated with GENs. Due to the amelioration of the progression of DSS-induced colitis with GENs treatment, the prolonged survival rate was observed for 17 days compared to 9 days in the PBS-treated group. In the gut microbiota analysis, the ratio of Firmicutes/Bacteroidota was decreased, which means GENs have therapeutic effectiveness against IBD. Ingesting GENs would be expected to slow colitis progression, strengthen the gut microbiota, and maintain gut homeostasis by preventing bacterial dysbiosis. Conclusion: GENs have a therapeutic effect on colitis through modulation of the intestinal microbiota and immune microenvironment. GENs not only ameliorate the inflammation in the damaged intestine by downregulating pro-inflammatory cytokines but also help balance the microbiota on the intestinal barrier and thereby improve the digestive system.

• 생명과학회지
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• 제29권9호
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• pp.1034-1046
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• 2019

미토콘드리아는 세포 에너지 공급을 위한 에너지 대사의 주요 세포 소기관으로 칼슘 조절, 활성 산소(ROS) 생성, 세포 사멸(apoptosis)을 조절하는데도 중요한 역할을 한다. 이러한 미토콘드리아에 발생한 기능 이상은 신경퇴행질환, 루게릭병, 심혈관계 질환, 정신 질환, 당뇨, 암과 같은 다양한 질병과 연관이 있다. 미토콘드리아 기능 이상 관련 질병들은 노화와 관련된 질병이 주를 차지하며, 이 논문에서는 그 중에서도 암에 초점을 맞춰 서술하고자 한다. 미토콘드리아 기능 이상은 발암을 유도하며, 많은 암 종에서 발견된다. 암종에 따라 미토콘드리아 기능 이상을 일으키는 요인들이 다르며, 이러한 변화는 치료 내성, 전이와 같은 암 악성화도 유발한다. 미토콘드리아 기능 이상의 요인으로는 미토콘드리아 수 부족, 주요 물질 제공 불능, ATP 합성 기능 이상 등이 존재하나, 암 발병과 악성화에 영향을 미치는 주요 원인으로 미토콘드리아 DNA (mtDNA)의 감소(depletion)를 들 수 있다. 미토콘드리아 기능 이상은 분자 활성 변화 혹은 발현 변화를 통해 암 악성화를 일으키나, 어떠한 변화가 암 악성화를 야기하는지 구체적으로 알려진 바가 없다. 미토콘드리아 기능 이상과 암의 상관관계는 대부분 미토콘드리아 기능 이상 세포를 이용하여 연구하는데, 그 제작 방법으로는 EtBr에 의한 화학적 방법과 shRNA, Crispr/Cas9과 같은 유전자 수선 (gene editing) 방법 등이 있다. 이러한 기법으로 제작된 미토콘드리아 기능 이상 세포주는 암을 비롯한 미토콘드리아 기능 이상에 의한 다양한 질병 연구에 이용되고 있다.

• 생명과학회지
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• 제26권2호
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• pp.265-274
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• 2016

Toxin-antitoxin (TA) system은 박테리아와 고세균에서 진화적으로 보존되어 흔히 발견되는 유전적 모듈이다. 기본적으로 이 시스템은 세포 내 toxin과 그들의 억제자로 작용하는 antitoxin으로 구성되어있으며, 현재 총 다섯가지 유형으로 구분된다. 공통적으로 toxin은 스트레스 조건에서 활성화됨으로써 세포 내 다양한 과정을 억제하는 활성을 가지는데 이는 결과적으로 세포 사멸 혹은 가역적인 생장 저해를 일으킨다. Toxin의 이러한 효과들은 유전자 발현의 조절, 성장 조절, programmed cell arrest, programmed cell death, persister cell의 형성, 박테리오파지 방어기작, 가동성 유전인자의 안정화, 플라스미드 유지 기작 등 다양한 생리학적 역할을 나타낸다. 그러므로 TA system은 일반적인 스트레스 반응모듈로서 여겨진다. 하지만 이를 역이용한다면 TA system으로부터 toxin을 활성화 시키는 인자를 개발하여 새로운 항균 물질로 이용할 수 있다. 그뿐만 아니라 TA system은 toxin의 세포 사멸 효과를 이용하여 원하는 타겟 유전자가 존재하는 세포만 선택적으로 살아남도록 하는 효율적인 클로닝 전략에 이용될 수 있다. 또한, toxin의 서열 특이적 리보핵산 가수분해효소 활성을 이용하여 타겟 단백질 이외의 단백질 합성을 막아 효과적인 단일 단백질 대량 생산을 위해서도 이용할 수 있다. 더 나아가 일부 TA system의 toxin은 진핵 세포에서도 세포 독성을 나타내기 때문에 암세포, 바이러스 감염 세포에서 toxin의 발현을 유도하여 세포사멸을 일으킴으로써 인간의 질병 치료로 이어질 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제26권7호
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• pp.789-795
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• 2016

림프절은 이차성 면역기관중 하나이다. 림프절은 복잡한 3차원적 뼈대 구조물과 스트로마 세포로 구성되어 있다. Fibroblastic reticular cells (FRC)는 T세포와 상호작용을 위해 T zone에 주로 분포하고 있는 세포이다. FRC는 CCL21, CCL19같은 홍밍유도 케모카인을 분비하거나 감염에 대비하여 림프절 세포외기질 형성에 중요한 역할을 한다. 하지만, FRC가 직접 면역반응에 관여하는지에 대하여 많이 알려져 있지 않다. 본 연구는 면역반응에 대한 FRC의 특성 규명에 대한 것이다. 이를 위해 FRC와 대식세포의 공배양, lipopolysaccharide (LPS), TNFα 자극에 노출시켜 반응성을 조사하였다. FRC와 대식세포를 공배양 하였을 때 FRC의 형태적 변화가 유도 되었고 이로 인해 FRC가 빈 공간이 형성되는 것을 확인하였다. 용해성 ICAM-1 (sICAM-1)의 발현량이 대식세포와 ROCK 저해제, Y27632를 처리 했을 경우 증가하는 것을 단백질 수준에서 확인하였다. Matrix metalloproteinase (MMP) 활성이 LPS를 처리한 FRC에서 반응시간 의존적으로 증가하는 것을 확인하였다. 더욱이, 세포외기질에 대하여 염증물질인 TNFα를 처리 했을 경우 조절되는 것을 gene chip assay를 통해서 확인하였다. 이상의 결과는 FRC가 면역반응에 직접 관여하고 있다는 것을 의미하며 이는 림프절 스트로마도 면역반응에 관여하고 있는 것으로 사료된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제30권6호
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• pp.893-901
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• 2017

Objective: Hypocalcemia is an important metabolic disease of dairy cows during the transition period, although the effect of hypocalcemia on biological function in dairy cows remains unknown. Methods: In this study, proteomic, mass spectrum, bioinformatics and western blotting were employed to identify differentially expressed proteins related to serum Ca concentration. Serum samples from dairy cows were collected at three time points: 3rd days before calving (day -3), the day of calving (day 0), and 3rd days after calving (day +3). According to the Ca concentration on day 0, a total of 27 dairy cows were assigned to one of three groups (clinical, subclinical, and healthy). Samples collected on day -3 were used for discovery of differentially expressed proteins, which were separated and identified via proteomic analysis and mass spectrometry. Bioinformatics analysis was performed to determine the function of the identified proteins (gene ontology and pathway analysis). The differentially expressed proteins were verified by western blot analysis. Results: There were 57 differential spots separated and eight different proteins were identified. Vitamin D-binding protein precursor (group-specific component, GC), alpha-2-macroglobulin (A2M) protein, and apolipoprotein A-IV were related to hypocalcemia by bioinformatics analysis. Due to its specific expression (up-regulated in clinical hypocalcemia and down-regulated in subclinical hypocalcemia), A2M was selected for validation. The results were consistent with those of proteomic analysis. Conclusion: A2M was as an early detection index for distinguishing clinical and subclinical hypocalcemia. The possible pathogenesis of clinical hypocalcemia caused by GC and apolipoprotein A-IV was speculated. The down-regulated expression of GC was a probable cause of the decrease in calcium concentration.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제82권2호
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• pp.133-142
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• 2019

Background: Idiopathic pulmonary fibrosis involves irreversible alveolar destruction. Although alveolar epithelial type II cells are key functional participants within the lung parenchyma, how epithelial cells are affected upon bleomycin (BLM) exposure remains unknown. In this study, we determined whether BLM could induce cell cycle arrest via regulation of Schlafen (SLFN) family genes, a group of cell cycle regulators known to mediate growth-inhibitory responses and apoptosis in alveolar epithelial type II cells. Methods: Mouse AE II cell line MLE-12 were exposed to $1-10{\mu}g/mL$ BLM and $0.01-100{\mu}M$ baicalein (Bai), a G1/G2 cell cycle inhibitor, for 24 hours. Cell viability and levels of pro-inflammatory cytokines were analyzed by MTT and enzyme-linked immunosorbent assay, respectively. Apoptosis-related gene expression was evaluated by quantitative real-time reverse transcription-polymerase chain reaction (qRT-PCR). Cellular morphology was determined after DAPI and Hoechst 33258 staining. To verify cell cycle arrest, propidium iodide (PI) staining was performed for MLE-12 after exposure to BLM. Results: BLM decreased the proliferation of MLE-12 cells. However, it significantly increased expression levels of interleukin 6, tumor necrosis factor ${\alpha}$, and transforming growth factor ${\beta}1$. Based on Hoechst 33258 staining, BLM induced condensation of nuclear and fragmentation. Based on DAPI and PI staining, BLM significantly increased the size of nuclei and induced G2/M phase cell cycle arrest. Results of qRT-PCR analysis revealed that BLM increased mRNA levels of BAX but decreased those of Bcl2. In addition, BLM/Bai increased mRNA levels of p53, p21, SLFN1, 2, 4 of Schlafen family. Conclusion: BLM exposure affects pulmonary epithelial type II cells, resulting in decreased proliferation possibly through apoptotic and cell cycle arrest associated signaling.