Cancer progression is driven by genetic mutations, environmental factors, and intricate interactions within the tumor microenvironment (TME). The TME comprises of diverse cell types, such as cancer cells, immune cells, stromal cells, and neuronal cells. These cells mutually influence each other through various factors, including cytokines, vascular perfusion, and matrix stiffness. In the initial or developmental stage of cancer, neurotrophic factors such as nerve growth factor, brain-derived neurotrophic factor, and glial cell line-derived neurotrophic factor are associated with poor prognosis of various cancers by communicating with cancer cells, immune cells, and peripheral nerves within the TME. Over the past decade, research has been conducted to prevent cancer growth by controlling the activation of neurotrophic factors within tumors, exhibiting a novel attemt in cancer treatment with promising results. More recently, research focusing on controlling cancer growth through regulation of the autonomic nervous system, including the sympathetic and parasympathetic nervous systems, has gained significant attention. Sympathetic signaling predominantly promotes tumor progression, while the role of parasympathetic signaling varies among different cancer types. Neurotransmitters released from these signalings can directly or indirectly affect tumor cells or immune cells within the TME. Additionally, sensory nerve significantly promotes cancer progression. In the advanced stage of cancer, cancer-associated cachexia occurs, characterized by tissue wasting and reduced quality of life. This process involves the pathways via brainstem growth and differentiation factor 15-glial cell line-derived neurotrophic factor receptor alpha-like signaling and hypothalamic proopiomelanocortin neurons. Our review highlights the critical role of neurotrophic factors as well as central nervous system on the progression of cancer, offering promising avenues for targeted therapeutic strategies.
Seo-Yeong Jang;Ye-Eun Son;Dong-Soon Oh;Kap-Hoon Han;Jae-Hyuk Yu;Hee-Soo Park
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권11호
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pp.1420-1427
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2023
The forkhead domain genes are important for development and morphogenesis in fungi. Six forkhead genes fkhA-fkhF have been found in the genome of the model filamentous Ascomycete Aspergillus nidulans. To identify the fkh gene(s) associated with fungal development, we examined mRNA levels of these six genes and found that the level of fkhB and fkhD mRNA was significantly elevated during asexual development and in conidia. To investigate the roles of FkhB and FkhD, we generated fkhB and fkhD deletion mutants and complemented strains and investigated their phenotypes. The deletion of fkhB, but not fkhD, affected fungal growth and both sexual and asexual development. The fkhB deletion mutant exhibited decreased colony size with distinctly pigmented (reddish) asexual spores and a significantly lower number of conidia compared with these features in the wild type (WT), although the level of sterigmatocystin was unaffected by the absence of fkhB. Furthermore, the fkhB deletion mutant produced sexual fruiting bodies (cleistothecia) smaller than those of WT, implying that the fkhB gene is involved in both asexual and sexual development. In addition, fkhB deletion reduced fungal tolerance to heat stress and decreased trehalose accumulation in conidia. Overall, these results suggest that fkhB plays a key role in proper fungal growth, development, and conidial stress tolerance in A. nidulans.
우리나라 해안지방 해송림에 피해를 주고 있는 솔껍질깍지벌레의 여름휴면현상에 미치는 저온처리의 효과를 알아보기 위하여, 휴면진행시기에 따라 1차, 2차, 3차의 휴면종료실험에 있어 각각 5월 4일, 6월 19일, 8월 15일부터 공시충(1령 약충)을 온도별, 기간별로 저온저장한 후 자연온도 조건에서 사육하며 발육을 관찰하였다. 1차와 2차 실험은 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 12.5, $15.0^{\circ}C$의 각 저온에서 10, 20, 30, 40일간 저장하였으며, 3차 실험은 자연 상태에서 휴면발육(physiogenesis)이 상당히 진행된 시기이므로 동일한 온도조건에서 3, 6, 9, 12일간 저장하였다. 저온기에서 꺼내고 20일이 지난 후부터 각 공시충의 2령 약충으로의 탈피여부를 조사하였으며, 이러한 조사결과를 통하여 본 해충의 여름휴면 중 휴면발육을 가장 촉진시킬 수 있는 온도와 그 완료에 필요한 기간을 규명하였다. 휴면발육을 가장 촉진시키는 온도는 $7.5{\sim}10^{\circ}C$이었으며, 이들 온도에서 휴면발육을 완료하기 위해서는 1차실험에서는 40일, 2차실험에서는 20일, 3차실험에서는 6일이 각각 소요되었다. 휴면발육을 위한 발육영점온도는 $29^{\circ}C$로 추정되었으며 유효적산온도는 964일도이었다. 이를 근거로 자연온도조건에서의 유효발육온도의 합과 비교하여 추정한 결과 자연상태에서의 휴면발육 완료시기는 9월 8일이었다. 자연상태에서 약충의 50%이상이 2령충으로 탈피한 시키는 11월 9일이였으며, 휴면후 발육(morphogenesis)을 위한 발육영점온도는 $10^{\circ}C$로서 유효적산온도는 391일도이었다.
두개봉합부의 조기융합으로 일컬어지는 craniosynostosis는 두개봉합부에서의 골아세포의 조기분화 및 석회화의 결과로 나타나는 선천성 발육이상이다. 최근 유전학적 연구에 의하면 homeobox gene인 Msx2의 변이에 의해 Boston-type craniosynostosis가 야기되며, 또한 Dlx5 homozygote mutant mouse의 표현형에서 두개골의 골화지연을 포함한 다양한 두개안면부위의 이상을 발견하였다는 보고가 있었다. 게다가 Msx2와 Dlx5 homeodomain protein의 상호작용에 의해 성숙골아세포의 표지자인 osteocalcin의 전사를 조절할 수 있다는 사실이 알려져 있다. 이러한 일련의 결과들은 Msx2 Dlx5 및 osteocalcin 유전자들이 두개골의 골화과정과 두개봉합부의 형태발생에 중요한 역할을 담당하고 있음을 제시해주고 있다. 두개골의 성장과 두개봉합부의 형태발생시 이러한 유전자들의 기능을 알아보기위해 mouse의 태생기 (E15-E18) 동안 osteocalcin, Msx2, 및 Dlx5 유전자들의 발현양상을 조사하였다. Osteocalcin은 E15부터 두정골의 골막에서 관찰되었으며, 발생시기가 후기일수록 강한 발현양상을 나타내었다. Msx2는 시상봉합부의 미분화간엽조직과 osteogenic front에서 강하게 발현되었으며 경막과 hair follicle에서도 관찰되었다. Dlx5는 osteogenic front를 포함한 두정골의 골막에서 강하게 발현되었으나 시상봉합부의 미분화간엽조직 에서는 발현되지 않아, Msx2와는 발현양상의 차이를 나타내었다. 두개골과 두개봉합부의 발육과정에서의 Msx2와 Dlx5의 기능을 좀더 심도깊게 분석하기위해, 여러 가지 signaling molecule들의 protein을 사용하여 in vitro 실험을 시행하였다. BMP-2, -4 protein의 overexpression은 bead 주위로 Msx2 유전자의 발현을 유도하였으나, 다른 $TGF{\beta}$ superfamily인 $TGF{\beta}1$, GDF-6, -7 bead들 주위로는 Msx2를 관찰할 수 없었다. 또한 FGF, Shh protein 역시 bead주위로 Msx2의 발현을 유도하지않았다. 흥미롭게도 BMP-2, -4 protein의 overexpression은 bead 주위로 Dlx5 유전자의 발현을 유도하였으나, 다른 $TGF{\beta}$ superfamily, FGF, Shh bead주위로는 Dlx5를 관찰할 수 없어, Msx2와 동일한 결과를 나타내었다 이 결과들을 종합해볼 때, Msx2와 Dlx5 유전자는 두개골과 두개봉합부의 성장발육과정에 중요한 역할을 담당하고 있으며, BMP signaling은 이 두 전사조절인자들을 조절하므로써 두개골의 골화과정과 두개봉합부의 형태발생 및 유지에 관여하고 있음을 제시해주고 있다. 특히 BMP signaling에 specific downstream gene인 Msx2 및 Dlx5의 발현양상의 차이는 골아세포의 분화시 이들 유전자가 각각의 독특한 기능을 가지고 있음을 시사해주고 있다.
두개골의 성장은 뇌의 발달과 밀접하게 연관되어 있으며, 두개봉합부 주위 여러 조직들사이의 조화로운 상호작용을 필요로 한다. 두개골의 조기융합으로 알려진 craniosynostosis는 이러한 상호작용의 불균형으로 인해 야기될 수 있으며, craniosynostosis의 원인 유전자의 하나로 Msx2가 알려져 있다. Msx1, Msx2, Msx3로 구성되어 있는 Msx 유전자는 homeobox를 포함하고 있는 전사조절인자로, 초파리의 muscle segment homeobox 유전자의 homologue이다. Msx1과 Msx2 유전자들은 척추동물의 발생과정에서 조직 상호작용하는 여러 부위에 서로 겹치는 양상으로 발현되며 기관형성동안 상피-간엽조직 상호작용과 연관되어 나타나고, BMP와 FGF signaling의 표적 유전자들이다. Mouse 두개골의 시상봉합부와 관상봉합부의 초기 형태발생과정에서의 Msx 유전자들의 기능을 알아보기위해, 태생 15일에서 태생 18일까지의 mouse의 두개골을 이용하여 in vivo 실험을, 태생 15.5일 mouse 두개골을 이용하여 in vitro 실험을 시행하였다. 시상두개봉합부에서는, Msx1은 봉합부의 간엽조직과 dura mater에 발현하였으며 Msx2는 두개봉합부와 dura mater에 강하게 발현되었다. 관상두개봉합부에서는 Msx1, Msx2 유전자 모두 강하게 발현되었으며, 골막에서도 관찰할 수 있었고, Msx1이 Msx2보다 좀더 광범위하게 발현되었다. In vitro 실험결과, BMP2 bead 주위로 Msx1 mRNA와 Msx2 mRNA 모두 발현되었으나, FGF2 bead 주위로는 Msx1만 발현되고 Msx2는 관찰되지 않았다. 이 결과들을 종합해 볼 때, Msx1, Msx2 유전자들은 태생기 두개봉합부의 형태발생 및 유지를 조절하는데 중요하며, Msx 유전자들은 거의 유사한 발현양상을 나타내고 있으나 이들 유전자들을 조절하는 상위 siganling에 의해 서로 보완적으로 혹은 독립적으로 기능을 나타내고 있음을 시사해 주고 있다.
SHI-RELATED SEQUENCE (SRS) 유전자는 zinc-binding RING finger motif를 갖고있는 식물 특이적 전사인자로서 식물 생장과 발달에서 중요한 역할을 하고 있다. 배추 생장점 부위로부터 분리된 Brassica rapa SHI-RELATED SEQUENCE (BrSRS) 유전자인 BrSRS7과 BrLRP1은 식물 생장과 발달에서 중요한 조절자이다. BrSRS7과 BrLRP1 유전자가 원예작물의 생장과 발달에 미치는 영향을 보고자 35S 프로모터에 유전자를 결합시켜 두 종류의 식물 형질전환 벡터를 제작한 후 아그로박테리움을 이용하여 페튜니아에 형질전환하였다. 형질전환체들은 전체적으로 식물체 크기가 감소되었고 잎은 작으면서 upward-curled된 특성을 나타내었고 줄기 사이의 길이가 줄었다. 페튜니아의 꽃 모양은 도입된 유전자에 따라 오각형, 별 모양, 둥근 모양으로 다르게 나타났다. 이러한 특성들은 $T_2$, $T_3$ 세대진전 후에도 안정적으로 나타났다. RT-PCR로 유전자 발현을 분석한 결과 BrSRS7과 BrLRP1 유전자는 정단 분열 조직에서 형태 형성에 관여하는 지베릴린과 옥신 관련 유전자인 PtAGL15, PtIAMT1 발현을 조절함으로서 페튜니아의 생장과 발달에 중요한 역할을 하는 것으로 추측된다. 따라서 본 연구결과로 BrSRS 계열 유전자는 왜성 특성, 식물 형태 변형을 갖는 화훼 품종을 개발하는데 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 상추((Lactuca sativar L.)의 3가지 품종에 대해서 RGB LEDs의 각각의 다른 비율과, 듀티비 50% 조건의 RB LEDs를 이용한 여러 가지 주파수를 가지는 펄스광 조사가 상추의 생장과 형태형성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 수행되었다. 파종 후 육묘 기간을 거쳐 유사한 외형을 갖는 묘를 선발하여 재배 룸의 온도와 습도, $23{\pm}1^{\circ}C/50-60%$(주간)과 $18{\pm}1^{\circ}C/70-85%$(야간) 조건에서 담액수경재배로 4주간 재배하였다. 광합성유효광량자속밀도(PPFD)는 재배베드 위에서 $110{\pm}3{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, RGB 비율은 6:3:1, 5:2.5:2.5, 3:3:4, 2:2:6, 1:1:8 이었다. 50% 듀티비를 갖는 펄스광은 RB LEDs로 구성되었고 설정된 주파수는 50, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000, 25,000Hz(20, 10, 0.1, 0.04ms) 이었다. RGB 비율 6:3:1에서 적축면 상추의 생체중은 다른 RGB 처리구와 비교하여 유의적으로 높은 값을 보였으나, 대조구인 형광등 처리구와는 유의적 차이가 발생되지 않았다. RGB 비율 1:1:8의 조건에서, 롤로로사는 생체중, 그랜드 래피드는 엽수와 생체중이 다른 RGB 처리구와 비교하여 유의적으로 낮았다. 청색광의 비율이 증가할수록, 3개 품종 모두에서 엽장이 감소하면서 엽형이 둥근 형태로 발달하였다. RB LED로 구성된 LED 광조건 하에서 50% 듀티비 조건과 처리된 여러 주파수의 증가 또는 감소에 따른 상추의 생육 및 형태형성에 미치는 경향성을 발견하기 힘들었다.
두개봉합부의 조기융합으로 알려진 Craniosynostosis는 두개봉합부 주위 조직들 사이의 조화로운 상호작용이 파괴되었을 때 야기될 수 있다. 흥미롭게도 FGF receptor들, 특히 FGFR2의 point mutation은 여러 가지 형태의 craniosynostosis 증후군과 연관되어 있어, FGFR가 두개봉합부를 포함한 두개골 성장발달과정에 중요한 유전자임을 시사하고 있다. Mouse 두개봉합부의 초기형태발생시 FGFR 유전자들의 기능을 알아보기위해, in situ hybridization 방법을 이용하여 FGFR2(BEK) 및 골아세포분화의 초기표지자인 osteopontin이, 태생기(E15-18)에서 출생후(P1-P3)까지, 두개골의 시상봉합부에서의 발현양상을 조사하였다. FGFR2(BEK)은 osteogenic fronts에 강하게 발현되었으며, osteopontin은 parietal bone의 exo-, endocranial부위에서 발현되었으나, parietal bone의 성장가장자리인 osteogenic front에서는 관찰되지 않았다. 두개봉합부에서의 FGF-mediated FGFR signaling의 역할을 좀더 심도깊게 조사하기위해 E15.5 mouse의 두개골을 이용하여 in vitro 실험을 시행하였다. 흥미롭게도 osteogenic fronts 및 시상봉합부의 간엽조직 중앙에 FGF2-soaked beads를 점적하여 36시간 기관배양한 결과, bead주위 조직들의 두께 및 세포수가 증가되었으며, osteogenic fronts 상에 FGF4 beads를 올려놓은 경우, 시상두개봉합부 중앙에 점적된 FGF4 beads나 BSA control beads에 비해, 골성장이 촉진되어 시상두개봉합부의 부분적인 소멸을 관찰할 수 있었다. 이와 더불어 FGF2 beads는 osteopontin 및 Msx1 유전자의 발현을 유도하였다. 이 결과들을 종합해 볼 때, FGF-mediated FGFR signaling이 발육중인 두개골과 두개봉합부에서 세포의 증식과 분화의 균형을 조절하는데 중요한 역할을 담당하고 있음을 시사해주고 있으며, 이 과정중 FGF signaling이 osteopontin 및 Msx1 유전자의 발현을 조절하므로써 막내골성장 및 두개봉합부의 유지기전에 기여할 것으로 사료된다.
치아 위치에 영향을 미치는 악안면의 성장 발육에서 Meckel 연골발생전 후의 하악골 형성과정과 교원 단백질 분포 및 발현 정도를 알아보고자 좌고를 측정하여 태령을 결정한 후 4주부터 38 주까지 50 례의 배자와 태아를 대상으로 통법에 따른 조직절편을 제작하였으며 Hematoxylin과 Eosin, Alcian blue-PAS와 Goldner의 Masson Trichrome 염색, 그리고 제 1 형과 제 2 형 교원 단백질에 대한 면역조직화학 염색을 시행하였다. 좌고 20.5 mm 배자에서 Meckel 연골이 출현하였으며, 좌고 22 mm에서 38 mm까지 하악골 외방에 신생골을 형성하고, 좌고 60 mm태아에서 Meckel 연골이 점유하던 공간이 신생골로 채워져 연골내골화가 뚜렸하게 관찰되었으나, 좌고 240 mm에서 Meckel 연골이 거의 소실되었다. 교원질에 대한 면역 염색결과에서 Meckel 연골 출현전 제 1 형 교원질 발현은 주로 상, 하악돌기의 구강상피에 국한되어 관찰되었고 제 2 형 교원질 발현은 상대적으로 약간 적었다. Meckel 연골 출현 및 신생골 형성시기는 제 1 형 교원질이 주로 치제상피와 신생골에서 약양성의 발현을 보였으며 Meckel 연골 및 신생골에서는 제 1 형보다 제 2 형의 교원질이 많이 발현되었다. 막내골화시기에는 제 1 형 교원질이 골아세포 및 골기질에서 중등도로 발현되었으나, 제 2 형에서는 경미하게 나타나 Meckel 연골형성전 후 제 2형에서 제 1 형으로 발현 전환이 있었다.
Objective: The study investigated the biological functions and mechanisms for controlling cashmere growth of Liaoning cashmere goat by ovarian carcinoma immunoreactive antigen-like protein 2 (OCIAD2) and decorin (DCN) genes. Methods: cDNA library of Liaoning cashmere goat was constructed in early stages. OCIAD2 and DCN genes related to cashmere growth were identified by homology analysis comparison. The expression location of OCIAD2 and DCN genes in primary and secondary hair follicles (SF) was performed using in situ hybridization. The expression of OCIAD2 and DCN genes in primary and SF was performed using real-time polymerase chain reaction (PCR). Results: In situ hybridization revealed that OCIAD2 and DCN were expressed in the inner root sheath of Liaoning cashmere goat hair follicles. Real-time quantitative PCR showed that these genes were highly expressed in SF during anagen, while these genes were highly expressed in primary hair follicle in catagen phase. Melatonin (MT) inhibited the expression of OCIAD2 and promoted the expression of DCN. Insulin-like growth factors-1 (IGF-1) inhibited the expression of OCIAD2 and DCN, while fibroblast growth factors 5 (FGF5) promoted the expression of these genes. MT and IGF-1 promoted OCIAD2 synergistically, while MT and FGF5 inhibited the genes simultaneously. MT+IGF-1/MT+FGF5 inhibited DCN gene. RNAi technology showed that OCIAD2 expression was promoted, while that of DCN was inhibited. Conclusion: Activation of bone morphogenetic protein (BMP) signaling pathway up-regulated OCIAD2 expression and stimulated SF to control cell proliferation. DCN gene affected hair follicle morphogenesis and periodic changes by promoting transforming growth $factor-{\beta}$ ($TGF-{\beta}$) and BMP signaling pathways. OCIAD2 and DCN genes have opposite effects on $TGF-{\beta}$ signaling pathway and inhibit each other to affect the hair growth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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