• Molecules and Cells
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• 제42권6호
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• pp.448-459
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• 2019

The phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin (PI3K/AKT/mTOR) signaling pathway is a promising target for gastric cancer (GC) treatment; however the efficacy of PI3K/mTOR dual inhibitors in GC has not yet been maximized. Additionally, the effect of autophagy regulation by PI3K/mTOR dual inhibitors has not been clearly elucidated in GC treatment. We aimed to show that our newly developed PI3K/mTOR dual inhibitor, CMG002, when combined with an autophagy inhibitor, chloroquine (CQ), potently induces effective cancer cell death in Epstein-Barr virus (EBV)-associated gastric cancer (EBVaGC) cells, where both the PI3K/AKT/mTOR and autophagy pathways play important roles in disease pathogenesis. EBV- and mock-infected AGS and NUGC3 GC cell lines were treated with CMG002 +/- CQ. PI3K/AKT/mTOR signaling pathway mediators, cellular apoptosis and autophagy markers were confirmed by Western blot assay. Cell viability was assessed using the Cell Counting Kit-8 (CCK-8) assay. CMG002 effectively blocked the PI3K/AKT/mTOR pathway by markedly decreasing phosphorylation of AKT and its downstream mediator S6. CMG002 induced G0/G1 cell cycle arrest and enhanced apoptotic cell death in AGS and NUGC3 cells, particularly EBV-infected cells compared with mock-infected cells, as confirmed by flow cytometric analyses and TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling) assays. The combination of CMG002 plus CQ synergistically increased apoptotic cell death in EBV-infected GC cell lines when compared with CMG002 alone (P < 0.05). Our results suggest that the new PI3K/mTOR dual inhibitor, CMG002, when used in combination with the autophagy inhibitor, CQ, provides enhanced therapeutic efficacy against EBVaGC.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제4권1호
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• pp.29-35
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• 2000

A phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)는 인슐린 신호전달의 상위구성 요소로 다양한 세포에서 단백질합성을 촉진한다. PI3K와 하위의 mammalian target of rapamycin (mTOR)가 착상전 생쥐 배아의 인슐린 신호전달에 관여하고 있는지의 여부를 조사하고자 하였다. 생쥐의 8-세포기 배아를 인슐린 또는 PI3K및 mTOR의 억제제를 포함한 조건에서 배양하면서 발생율, 할구수, 단백질합성 및 인산화를 조사하였다. 인슐린의 첨가는 포배형성과 부화 등 형태발생을 촉진하며 포배내 평균 할구수, 8-세포기 배아의 단백질 합성과 인산화를 유의하게 증가시켰다. PI3K의 억제제인 wortmannin과 mTOR를 억제하는 rapamycin은 인슐린에 의한 발생율, 포배내, 할구수, 단백질합성의 증가 효과를 상쇄하였다. 오토라디오그라피에서 두종의 인산화단백질인 pp22와 pp30의 인산화가 인슐린 처리에 의해 증가함을 확인하였다. 이상의 결과에서 생쥐 8-세포기 배아의 발생을 촉진하는 인슬린 신호의 전달에 PI3K와 mTOR가 관여함을 알 수 있다.

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제17권1호
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• pp.24-30
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• 2017

Gorham-Stout disease (GSD)는 골용해와 함께 혈관 및 림프조직의 비정상적인 증식으로 골조직 파괴가 유발되는 매우 드문 질환이다. 아직까지 GSD의 정확한 병인 및 기전은 밝혀지지 않았다. 악성종양이나 신경병증, 감염과의 연관성은 불명확하며, 골조직이 있는 신체 어디에서든 기형적 혈관-림프관 증식이 발생할 수 있다. GSD 중 약 20%에서 유미흉을 동반하는데, 림프관 형성이상이나 가슴 림프관 손상에 의해 이차적으로 발생한다. 급격한 호흡부전으로 이어질 수 있어 불량한 예후인자로 알려져 있지만, 질환 자체의 희귀성 때문에 현재까지 확립된 표준치료법은 없다. 본 증례는 유미흉을 동반한 생명을 위협하는 GSD 환자에서 적극적인 외과적 중재술 후 mTOR inhibitor 및 beat-blocker 복합요법을 적용하여 치료에 성공한 보고이다. 환자는 가슴림프관 결찰술 및 흉막유착술을 시행 받았으나, 일시적 증상호전 이후로 유미흉 및 호흡곤란의 재악화 반복되었다. 양측 흉막유착제거 및 폐쇄 흉강삽관술과 함께, beta-blocker와 mTOR inbititor 경구투약을 시작했다. 약물투약 1개월 후 유미흉 재발없이 호흡 안정적으로 유지되어 산소 보조치료 없이 퇴원하였다. 현재 11개월째 지속적으로 약물 투약 중으로, 약물 부작용 및 추가적인 입원치료 없이 정상적인 일상생활을 유지하고 있다. 추후 유미흉을 동반한 GSD 환자의 치료에서, 적극적인 외과적 중재술과 함께 경구 mTOR inhibitor 및 beta-blocker 복합요법을 고려해 볼 수 있겠다.

• BMB Reports
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• 제49권1호
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• pp.63-68
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• 2016

The serine/threonine kinase mTOR is essential for the phosphoinositide 3-kinases (PI3K) signaling pathway, and regulates the development and function of immune cells. Aberrant activation of mTOR signaling pathway is associated with many cancers including leukemia. Here, we report the contributions of mTOR signaling to growth of human leukemic cell lines and mouse T-cell acute leukemia (T-ALL) cells. Torin, an ATP-competitive mTOR inhibitor, was found to have both cytotoxic and cytostatic effects on U-937, THP-1, and RPMI-8226 cells, but not on Jurkat or K-562 cells. All cells were relatively resistant to rapamycin even with suppressed activity of mTOR complex 1. Growth of T-ALL cells induced by Notch1 was profoundly affected by torin partially due to increased expression of Bcl2l11 and Bbc3. Of note, activation of Akt or knockdown of FoxO1 mitigated the effect of mTOR inhibition on T-ALL cells. Our data provide insight on the effect of mTOR inhibitors on the survival and proliferation of leukemic cells, thus further improving our understanding on cell-context-dependent impacts of mTOR signaling. [BMB Reports 2016; 49(1): 63-68]

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제54권6호
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• pp.241-245
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• 2011

Tuberous sclerosis complex (TSC) is a genetic multisystem disorder that results from mutations in the TSC1 or TSC2 genes, and is associated with hamartomas in several organs, including subependymal giant cell tumors. The neurological manifestations of TSC are particularly challenging and include infantile spasms, intractable epilepsy, cognitive disabilities, and autism. The TSC1- and TSC2-encoded proteins modulate cell function via the mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling cascade, and are key factors in the regulation of cell growth and proliferation. The mTOR pathway provides an intersection for an intricate network of protein cascades that respond to cellular nutrition, energy levels, and growth factor stimulation. In the brain, TSC1 and TSC2 have been implicated in cell body size, dendritic arborization, axonal outgrowth and targeting, neuronal migration, cortical lamination, and spine formation. The mTOR pathway represents a logical candidate for drug targeting, because mTOR regulates multiple cellular functions that may contribute to epileptogenesis, including protein synthesis, cell growth and proliferation, and synaptic plasticity. Antagonism of the mTOR pathway with rapamycin and related compounds may provide new therapeutic options for TSC patients.

• 생명과학회지
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• 제32권6호
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• pp.421-429
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• 2022

본 연구에서는 죽상경화 플락에서 발견되는 펩티도글리칸이 혈관염증에서 어떠한 역할을 하는지 알아보기 위하여 염증성 사이토카인의 한 종류인 인터루킨-1 알파의 발현에 대한 영향을 조사하였다. 실험방법으로는 혈관염증을 주도하는 단핵구/대식세포인 THP-1 세포주에 펩티도글리칸을 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 RT-PCR, real-time PCR, ELISA 방법으로 분석하였다. 펩티도글리칸의 처리 시간과 농도에 비례하여 단핵구/대식세포에서 인터루킨-1 알파의 전사체와 단백질 분비가 증가함을 관찰하였다. 또한 펩티도글리칸의 작용기전을 규명하기 위하여 신호전달을 차단하는 억제제를 세포에 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 조사하였다. TLR2/4의 억제제인 OxPAPC 그리고 세포 kinase의 작용을 억제하는 LY294002(PI3 kinase 억제), Akti IV (Akt 억제), rapamycin (mTOR 억제), U0126 (MEK 억제), SB202190 (p38 MAPK 억제), SP6001250 (JNK 억제), DPI (NOX 억제)를 처리하는 경우 인터루킨-1 알파 전사체의 발현 그리고 단백질의 분비가 감소되었다. 반면에 LPS의 작용을 억제하는 polymyxin B는 인터루킨-1 알파의 발현에 영향을 주지 않았다. 이상의 결과는, 펩티도글리칸이 TLR2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs를 통하여 단핵구/대식세포의 인터루킨-1 알파 발현을 증가시키고 혈관염증에 기여한다는 것을 나타낸다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권12호
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• pp.1708-1716
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• 2016

Akt 및 mTOR는 세포 생존에 필수적인 경로로 세포 성장과 증식 등에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 항암 및 항균 효과가 있는 것으로 알려진 개똥쑥(Artemisia annua L.)에 의한 HepG2 간암세포의 apoptosis 유도 효과를 확인하였다. 본 연구 결과에 의하면 개똥쑥 추출물의 처리 농도가 증가함에 따라 HepG2 세포의 생존율은 억제되었으며, 이는 apoptosis 유도 효과에 의한 것임을 세포의 형태적 변화와 flow cytometry를 통해 확인하였다. 그리고 mitopotential assay와 caspase-3/7 activity assay, western blotting으로 Bcl-2 family 단백질을 확인함으로써 apoptosis 경로 중 내인성 경로(intrinsic pathway)에 의해 apoptosis가 일어남을 알 수 있었다. 이러한 효과는 Akt/mTOR의 활성 저해와 연관이 있었으며 Akt/mTOR의 저해제인 LY294002/rapamycin을 개똥쑥 추출물과 병행처리하였을 경우 개똥쑥 추출물에 의한 apoptosis 효과를 더욱 증대시켰다. 따라서 Akt/mTOR의 저해는 개똥쑥 추출물의 apoptosis 효과를 상승시켰으며 이에 따라 미토콘드리아의 기능 손상과 caspase 활성의 증가를 통해 이루어짐을 확인하였다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제20권1호
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• pp.1-10
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• 2016

Molecular targeting for the altered signaling pathways has been proven to be effective for the treatment of many types of human cancer, including colorectal cancer (CRC). The dual phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) and mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor BEZ235 has shown to exhibit potent antitumor activity against solid tumors. Autophagy is a cellular lysosomal catabolic process to maintain metabolic homeostasis, which has been known to be induced in response to many therapeutic agents in cancer cells. This process is negatively regulated by mTOR and often acts as prosurvival or prodeath mechanism following cancer therapeutics. The current study was designed to investigate the antiproliferation activity of BEZ235 and to evaluate the role of autophagy induced by BEZ235 using HCT15 CRC cells bearing ras oncogene mutation. We found that BEZ235 decreases cell viability, which was mostly dependent on $G_1$ arrest of cell cycle via suppression of cyclin A expression. BEZ235 affects PI3K/Akt/mTOR signaling pathway by increasing the phosphorylation of AKT at $Ser^{473}$ and RAS/RAF/MEK/ERK pathway by decreasing the phosphorylation of ERK at $Tyr^{204}$. BEZ235 also stimulated autophagy induction as evidenced by the increased expression of LC3-II and abundant acidic vesicular organelles (AVOs) in the cytoplasm. In addition, the combination of BEZ235 with autophagy inhibitor chloroquine, a known antagonist of autophagy, counteracted the antiproliferation effect of BEZ235. Thus, our study indicates that autophagy induced in response to BEZ235 treatment appears to act as cell death mechanism in HCT15 CRC cells.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제25권4호
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• pp.365-374
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• 2021

The mammalian target of rapamycin (mTOR) plays a role in various cellular phenomena, including autophagy, cell proliferation, and differentiation. Although recent studies have reported its involvement in nociceptive responses in several pain models, whether mTOR is involved in orofacial pain processing is currently unexplored. This study determined whether rapamycin, an mTOR inhibitor, reduces nociceptive responses and the number of Fos-immunoreactive (Fos-ir) cells in the trigeminal nucleus caudalis (TNC) in a mouse orofacial formalin model. We also examined whether the glial cell expression and phosphorylated p38 (p-p38) mitogen-activated protein kinases (MAPKs) in the TNC are affected by rapamycin. Mice were intraperitoneally given rapamycin (0.1, 0.3, or 1.0 mg/kg); then, 30 min after, 5% formalin (10 μl) was subcutaneously injected into the right upper lip. The rubbing responses with the ipsilateral forepaw or hindpaw were counted for 45 min. High-dose rapamycin (1.0 mg/kg) produced significant antinociceptive effects in both the first and second phases of formalin test. The number of Fos-ir cells in the ipsilateral TNC was also reduced by high-dose rapamycin compared with vehicle-treated animals. Furthermore, the number of p-p38-ir cells the in ipsilateral TNC was significantly decreased in animals treated with high-dose rapamycin; p-p38 expression was co-localized in microglia, but not neurons and astrocytes. Therefore, the mTOR inhibitor, rapamycin, reduces orofacial nociception and Fos expression in the TNC, and its antinociceptive action on orofacial pain may be associated with the inhibition of p-p38 MAPK in the microglia.

• 생명과학회지
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• 제26권6호
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• pp.663-672
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• 2016

벌 사상자[Cnidium monnieri (L.) Cusson]는 중국과 한국에 분포하는 일년생 초본으로, 화농성피부염 및 여성의 생식기 질환의 치료에 널리 사용되고 있다. 이 외에도 면역기능개선과 천식 등에 대한 효과는 보고된 바 있으나 아직까지 암과 관련된 연구는 많이 이루어지지 않았다. 이에 따라 본 연구에서는 인간 대장암 세포인 HCT116 세포주에서 벌 사상자 에탄올 추출물(CME)의 apoptosis 및 세포주기정지 유도 효과에 대하여 알아보고자 하였으며, 이러한 효과가 AKT/mTOR/GSK-3β 신호경로의 조절을 통하여 이루어지는지 확인하고자 하였다. MTT assay와 LDH assay 결과, 벌 사상자 에탄올 추출물에 의하여 HCT116 세포의 세포생존율이 감소하였으며, 세포독성효과가 나타났다. 또한 벌 사상자 에탄올 추출물의 농도의존적으로 apoptotic body의 수와 apoptosis 비율이 증가하였으며, G1기에서 세포주기정지 유도 효과가 관찰되었다. 세포의 성장과 증식 및 분열에 관련된 단백질인 Akt는 mTOR, p53, GSK-3β와 같은 신호단백질들의 발현을 조절하는 것으로 보고되었다. 벌 사상자 에탄올 추출물을 처리하였을 때, Akt와 mTOR 단백질의 인산화가 저해되었으며, 이에 따라 하위 신호조절 단백질인 GSK-3β, Bcl-2 family, Caspase-3, PARP의 발현이 조절되었다. 또한 Akt와 GSK-3β, mTOR 저해제 처리를 통하여 CME에 의한 apoptosis 효과가 AKT/mTOR/GSK-3β 신호경로를 통하여 이루어지는 것을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구를 통하여HCT116 대장암 세포주에서 벌 사상자 에탄올 추출물이 암세포의 apoptosis 및 세포주기정지 유도에 효과적임을 확인하였다.