Lee, Eun-Young;Kim, Minjeong;Choi, Beom K.;Kim, Dae Hong;Choi, Inho;You, Hye Jin
Molecules and Cells
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v.44
no.11
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pp.784-794
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2021
Leiomyosarcoma (LMS) is a mesenchymal malignancy with a complex karyotype. Despite accumulated evidence, the factors contributing to the development of LMS are unclear. Here, we investigated the role of tight-junction protein 1 (TJP1), a membrane-associated intercellular barrier protein during the development of LMS and the tumor microenvironment. We orthotopically transplanted SK-LMS-1 cells and their derivatives in terms of TJP1 expression by intramuscular injection, such as SK-LMS-1 Sh-Control cells and SK-LMS-1 Sh-TJP1. We observed robust tumor growth in mice transplanted with LMS cell lines expressing TJP1 while no tumor mass was found in mice transplanted with SK-LMS-1 Sh-TJP1 cells with silenced TJP1 expression. Tissues from mice were stained and further analyzed to clarify the effects of TJP1 expression on tumor development and the tumor microenvironment. To identify the TJP1-dependent factors important in the development of LMS, genes with altered expression were selected in SK-LMS-1 cells such as cyclinD1, CSF1 and so on. The top 10% of highly expressed genes in LMS tissues were obtained from public databases. Further analysis revealed two clusters related to cell proliferation and the tumor microenvironment. Furthermore, integrated analyses of the gene expression networks revealed correlations among TJP1, CSF1 and CTLA4 at the mRNA level, suggesting a possible role for TJP1 in the immune environment. Taken together, these results imply that TJP1 contributes to the development of sarcoma by proliferation through modulating cell-cell aggregation and communication through cytokines in the tumor microenvironment and might be a beneficial therapeutic target.
Solid tumors are heterogeneous populations of multiple cell types. While the majority of the cells that comprise cancer are unable to divide, cancer stem cells have self-renewal and differentiation properties. Normal stem cell pathways that control self-renewal are overactivated in cancer stem cells, making cancer stem cells important for cancer cell expansion and progression. Dick first proposed the definition of cancer stem cells in acute myeloid leukemia, according to which cancer stem cells can be classified based on the expression of cell surface markers. Cancer stem cells maintain their potential in the tumor microenvironment. Multiple cell types in the tumor microenvironment maintain quiescent cancer stem cells and serve as regulators of cancer growth. Since current cancer treatments target proliferative cells, quiescent state cancer stem cells that are resistant to treatment increase the risk of recurrence or metastasis. Various signals of the tumor microenvironment induce changes to become a tumor-supportive environment by remodeling the vasculature and extracellular matrix. To effectively treat cancer, cancer stem cells and the tumor microenvironment must be targeted. Therefore, it is important to understand how the tumor microenvironment induces reprogramming of the immune response to promote cancer growth, immune resistance, and metastasis. In this review, we discuss the cellular and molecular mechanisms that can enhance immunosuppression in the tumor microenvironment.
Wei, Mulan;Liu, Xujie;Cao, Chunyu;Yang, Jianlin;Lv, Yafeng;Huang, Jiaojiao;Wang, Yanlin;Qin, Ye
BMB Reports
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v.51
no.11
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pp.572-577
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2018
Recent studies showed that the PD-1/PD-L1 checkpoint blockade is a dramatic therapy for melanoma by enhancing antitumor immune activity. Currently, major strategies for the PD-1/PD-L1 blockade have mainly focused on the use of antibodies and compounds. Seeking an alternative approach, others employ endogenous proteins as blocking agents. The extracellular domain of PD-1 (ePD1) includes the binding site with PD-L1. Accordingly, we constructed a PD-1-based recombinantly tailored fusion protein (dFv-ePD1) that consists of bivalent variable fragments (dFv) of an MMP-2/9-targeted antibody and ePD1. The melanoma-binding intensity and antitumor activity were also investigated. We found the intense and selective binding capability of the protein dFv-ePD1 to human melanoma specimens was confirmed by a tissue microarray. In addition, dFv-ePD1 significantly suppressed the migration and invasion of mouse melanoma B16-F1 cells, and displayed cytotoxicity to cancer cells in vitro. Notably, dFv-ePD1 significantly inhibited the growth of mouse melanoma B16-F1 tumor cells in mice and in vivo fluorescence imaging showed that dFv-ePD was gradually accumulated into the B16-F1 tumor. Also the B16-F1 tumor fluorescence intensity at the tumor site was stronger than that of dFv. This study indicates that the recombinant protein dFv-ePD1 has an intensive melanoma-binding capability and exerts potent therapeutic efficacy against melanoma. The novel format of the PD-L1-blocked agent may play an active role in antitumor immunotherapy.
The zonula occludens (ZO) protein serves as a scaffolding protein, providing structural support at the junctions between cells and the cytoplasmic surface. It acts as a bridge between integral membrane proteins and the cytoskeleton. Besides its structural role, it also participates in regulating cell growth and proliferation. Recent studies have highlighted the involvement of ZO protein in various diseases, including cancer. Specifically, research has indicated that ZO protein influences the cancer microenvironment surrounding cancer cells, thereby facilitating their growth and development. ZO proteins exert diverse functions in the cancer microenvironment, impacting processes such as angiogenesis, inflammatory responses, the epithelial-mesenchymal transition, and interactions with mesenchymal stem cells. The specific mechanisms vary depending on the type of cancer and environmental conditions. Recent research unveiled several signaling pathways involving ZO protein, which could potentially impede cancer progression in the tumor microenvironment. Consequently, these insights open avenues for novel treatment strategies. While the numerous physiological, structural, and morphological roles of ZO protein have been observed at the cellular and in vivo levels, understanding the signaling mechanisms it operates in vivo and how these mechanisms influence the cancer microenvironment remains a challenge. In this review, we delineate the characteristics and regulatory mechanisms of ZO protein in the context of the cancer microenvironment. Additionally, we propose leveraging the properties of ZO protein to devise defense mechanisms within the cancer cell environment and provide an overview of its in vivo role.
Park, Min Hee;Min, Woo-Kie;Jin, Hee Kyung;Bae, Jae-sung
BMB Reports
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v.48
no.12
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pp.645-646
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2015
The sympathetic nervous system (SNS) or neurotransmitters in the bone marrow microenvironment has been known to regulate hematopoietic stem cell (HSC) functions such as self-renewal, proliferation and differentiation. However, the specific role of neuropeptide Y (NPY) in this process remains relatively unexplored. In this study, we demonstrated that NPY deficient mice have significantly reduced HSC numbers and impaired bone marrow regeneration due to apoptotic destruction of SNS fibers and/or endothelial cells. Moreover, NPY treatment prevented bone marrow impairments in a mouse model of chemotherapy-induced SNS injury, while conditional knockout mice lacking the Y1 receptor in macrophages did not restore bone marrow dysfunction in spite of NPY injection. Transforming growth factor-beta (TGF-β) secreted by NPY-mediated Y1 receptor stimulation in macrophages plays a key role in neuroprotection and HSC survival in the bone marrow. Therefore, this study reveals a new role of NPY in bone marrow HSC microenvironment, and provides an insight into the therapeutic application of this neuropeptide.
A number of genes have been therapeutically targeted to relieve cancer, but cancer relapse is still a growing issue. The concept that the surrounding tumor environment is critical for the progression of cancer may foster an answer to the issue of cancer malignancy. Runt domain transcription factors (RUNX1, 2, and 3) are evolutionarily conserved and have been intensively studied for their roles in normal development and pathological conditions. During tumor growth, a hypoxic microenvironment and infiltration of the tumor by immune cells are common phenomena. In this review, we briefly introduce the consequences of hypoxia and immune cell infiltration into the tumor microenvironment with a focus on RUNX3 as a critical regulator. Furthermore, based on our current knowledge of the functional role of RUNX3 in hypoxia and immune cell maintenance, a probable therapeutic intervention is suggested for the effective management of tumor growth and malignancy.
Ahn, Hak Jun;Hwang, Soon Young;Nguyen, Ngoc Hoan;Lee, Ik Jae;Lee, Eun Jeong;Seong, Jinsil;Lee, Jong-Soo
Molecules and Cells
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v.42
no.7
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pp.530-545
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2019
Tumor cells can vary epigenetically during ionizing irradiation (IR) treatment. These epigenetic variegations can influence IR response and shape tumor aggressiveness. However, epigenetic disturbance of histones after IR, implicating in IR responsiveness, has been elusive. Here, we investigate whether altered histone modification after IR can influence radiation responsiveness. The oncogenic CXCL12 mRNA and protein were more highly expressed in residual cancer cells from a hepatoma heterotopic murine tumor microenvironment and coculture of human hepatoma Huh7 and normal IMR90 cells after radiation. H3K4 methylation was also enriched and H3K9 methylation was decreased at its promoter region. Accordingly, invasiveness and the subpopulation of aggressive $CD133^+/CD24^-$ cells increased after IR. Histone demethylase inhibitor IOX1 attenuated CXCL12 expression and the malignant subpopulation, suggesting that responses to IR can be partially mediated via histone modifications. Taken together, radiation-induced histone alterations at the CXCL12 promoter in hepatoma cells are linked to CXCL12 upregulation and increased aggressiveness in the tumor microenvironment.
Transglutaminase 2 (TGase 2) plays a key role in p53 regulation, depleting p53 tumor suppressor through autophagy in renal cell carcinoma. We found that microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 (LC3), a hallmark of autophagy, were tightly associated with the level of TGase 2 in cancer cells. TGase 2 overexpression increased LC3 levels, and TGase 2 knockdown decreased LC3 levels in cancer cells. Transcript abundance of LC3 was inversely correlated with level of wild type p53. TGase 2 knockdown using siRNA, or TGase 2 inhibition using GK921 significantly reduced autophagy through reduction of LC3 transcription, which was followed by restoration of p53 levels in cancer cells. TGase 2 overexpression promoted the autophagy process by LC3 induction, which was correlated with p53 depletion in cancer cells. Rapamycin-resistant cancer cells also showed higher expression of LC3 compared to the rapamycin-sensitive cancer cells, which was tightly correlated with TGase 2 levels. TGase 2 knockdown or TGase 2 inhibition sensitized rapamycin-resistant cancer cells to drug treatment. In summary, TGase 2 induces drug resistance by potentiating autophagy through LC3 induction via p53 regulation in cancer.
Angiogenesis must be precisely controlled because uncontrolled angiogenesis is involved in aggravation of disease symptoms. Vascular endothelial growth factor (VEGF)/VEGF receptor 2 (VEGFR-2) signaling is a key pathway leading to angiogenic responses in vascular endothelial cells (ECs). Therefore, targeting VEGF/VEGFR-2 signaling may be effective at modulating angiogenesis to alleviate various disease symptoms. Oleanolic acid was verified as a VEGFR-2 binding chemical from anticancer herbs with similar binding affinity as a reference drug in the Protein Data Bank (PDB) entry 3CJG of model A coordination. Oleanolic acid effectively inhibited VEGF-induced VEGFR-2 activation and angiogenesis in HUVECs without cytotoxicity. We also verified that oleanolic acid inhibits in vivo angiogenesis during the development and the course of the retinopathy of prematurity (ROP) model in the mouse retina. Taken together, our results suggest a potential therapeutic benefit of oleanolic acid for inhibiting angiogenesis in proangiogenic diseases, including retinopathy.
Hyunju, Park;Jung A, Shin;Jiwoo, Lim;Seulgi, Lee;Jung-Hyuck, Ahn;Jihee Lee, Kang;Youn-Hee, Choi
Molecules and Cells
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v.45
no.12
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pp.950-962
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2022
Aging is a major risk factor for common neurodegenerative diseases. Although multiple molecular, cellular, structural, and functional changes occur in the brain during aging, the involvement of caveolin-2 (Cav-2) in brain ageing remains unknown. We investigated Cav-2 expression in brains of aged mice and its effects on endothelial cells. The human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) showed decreased THP-1 adhesion and infiltration when treated with Cav-2 siRNA compared to control siRNA. In contrast, Cav-2 overexpression increased THP-1 adhesion and infiltration in HUVECs. Increased expression of Cav-2 and iba-1 was observed in brains of old mice. Moreover, there were fewer iba-1-positive cells in the brains of aged Cav-2 knockout (KO) mice than of wild-type aged mice. The levels of several chemokines were higher in brains of aged wild-type mice than in young wild-type mice; moreover, chemokine levels were significantly lower in brains of young mice as well as aged Cav-2 KO mice than in their wild-type counterparts. Expression of PECAM1 and VE-cadherin proteins increased in brains of old wild-type mice but was barely detected in brains of young wild-type and Cav-2 KO mice. Collectively, our results suggest that Cav-2 expression increases in the endothelial cells of aged brain, and promotes leukocyte infiltration and age-associated neuroinflammation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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