The product of a tree (Tabebuia avellanedae) from South America, $\beta$-lapachone, is known to exhibit various pharmacological properties, the mechanisms of which are poorly understood. The aim of the present study was to further elucidate the possible mechanisms by which $\beta$-lapachone exerts its anti-proliferative action in cultured human prostate cancer cells. We observed that the proliferation-inhibitory effect of $\beta$-lapachone was due to the induction of apoptosis, which was confirmed by observing the morphological changes and cleavage of the poly(ADP-ribose) polymerase protein. A DNA flow cytometric analysis also revealed that $\beta$-lapachone arrested the cell cycle progression at the G1 phase. The effects were associated with the down-regulation of the phosphorylation of the retinoblastoma protein (pRB) as well as the enhanced binding of pRB and the transcription factor E2F-1. Also, $\beta$-lapachone suppressed the cyclindependent kinases (Cdks) and cyclin E-associated kinase activity without changing their expressions. Furthermore, this compound induced the levels of the Cdk inhibitor $p21^{WAF1/CIP1}$ expression in a p53-independent manner, and the p21 proteins that were induced by $\beta$-lapachone were associated with Cdk2. $\beta$-lapachone also activated the reporter construct of a p21 promoter. Overall, our results demonstrate a combined mechanism that involves the inhibition of pRB phosphorylation and induction of p21 as targets for $\beta$-lapachone. This may explain some of its anticancer effects.
Sanguinarine, a natural benzophenanthridine alkaloid, has been considered a potential therapeutic target for the treatment of cancer because it can induce apoptosis in human cancer cells; however, the underlying mechanisms of action still remain unclear. Tumor suppressor p53 deletion or mutation is an important reason for the resistance of colorectal cancer cells to anticancer agents. Therefore, in the present study, the role of p53 during apoptosis induced by sanguinarine was investigated in p53wild type (WT, p53+/+) and p53null (p53+/+) HCT116 colon carcinoma cells. Sanguinarine significantly caused greater reductions in cell viability in HCT116 (p53+/+) cells than in HCT116 (p53-/-) cells. Consistently, sanguinarine promoted more DNA damage and apoptosis in HCT116 (p53+/+) cells than in HCT116 (p53-/-) cells while increasing the expression of p53 and cyclin-dependent kinase inhibitor p21WAF1/CIP1. Sanguinarine increased the activity of caspase-8 and caspase-9, which are involved in the initiation of extrinsic and intrinsic apoptosis pathways, respectively, and it activated caspase-3, a typical effect caspase, in HCT116 (p53+/+) cells. Sanguinarine also increased the generation of reactive oxygen species (ROS), and the Bax/Bcl-2 ratio, while destroying the integrity of mitochondria in HCT116 (p53+/+) cells, but not in HCT116 (p53-/-) cells. Overall, the results indicate that sanguinarine induced p53-dependent apoptosis through ROS-mediated activation of extrinsic and intrinsic apoptotic pathways in HCT116 colorectal cancer cells.
Endocrine disrupting compounds (EDC's) are chemicals that either mimic endogenous hormones interfering with pharmacokinetics or act by other mechanisms. Some endocrine disrupters were reported to be chemical substances that cause apoptosis in cells. A number of reports have indicated that 1,3-DCP, one of the EDC's may act as an endocrine disrupter and also has possible carcinogenic effects. 1,3-DCP, present in commercial protein hydrolysates used for human nutrition, are genotoxic and 1,3-dichloro-2-propanol induced tumors in rats. In the present study, it was investigated whether 1,3-DCP induces ROS generation and apotosis in A549 adenocarcinoma cells. Here we show that 1,3-DCP inhibits the growth of lung cancer cell lines and generates reactive oxygen species (ROS), a major cause of DNA damage and genetic instability, It was investigated that 1,3-DCP increases G1 phase cells after 12 hours, thereafter abruptly draws A549 cells to G0 state after 24 hours by flow cytometric analysis. 1,3-DCP induces p53 and $p21^{Cip1/WAF1}$ activation time- and dose-dependently by 24 hours, while the level $p21^{Cip1/WAF1}$ was decreased after 48 hours. These results suggest that 1,3-DCP, an EDC's generates ROS and regulates genes involved with cell cycle and apoptosis.
Rhyu Jun Ki;Yu Bong Seon;Jeong Jae Eun;Bak Jin Yeong;Son In Hwan;Lee Ju Seok;Jeon Byeong Hun;Mun Byung Soon
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.18
no.3
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pp.900-907
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2004
The antiproliferative effect of the water extract of the branch and root bark of Ulmi Pumilae Cortex(WEUPC) was investigated on the p53-negative human leukemia cell line (HL-60). A dose- and time-dependent inhibition of cell growth was observed; this effect appears to be due to induction of apoptosis. Involvement of oxidative stress is indicated by a dose-dependent increase in intracellular reactive oxygen species levels. In addition. anti-apoptic effect was observed in the cells simultaneously treated with WEUPC and the anti-oxidant N-acetylcysteine. WEUPC did not affect the anti-apoptotic Bcl-2 and the pro-apoptotic Bax, whereas p21/sup WAF1/CIPl/ was enhanced in a dose- and time-dependent fashion; this effect was partially inhibited by N-acetylcysteine. The increase in p21/sup WAF1/CIPl/ was accompanied by a parallel accumulation of cells in the G1 phase of the cycle. These results suggest that the p53-independent induction of p21/sup WAF1/CIP/ and the induction of apoptosis may mediate the anti proliferative effect of WEUPC at least in this study; on the basis of this observation, WEUPC could be proposed as an useful adjunct to the treatment of p53-deficient tumors, which are often refractory to standard chemotherapy.
We investigated the antioxidant effects of hederagenin 3-O-b-D-glucopyranosyl($1{\rightarrow}3$)-a-L-rhamnopyranosyl($1{\rightarrow}2$)-a-L-arabinopyranoside (HDL) isolated from root bark of Ulmus davidiana on the activity of enzymes related to reactive oxygen species (ROS) in human osteosarcoma U2OS cells. Cobalt chloride ($CoCl_2$), a transition metal, was used as an inducer of oxidative stress, generating hydrogen peroxide ($H_2O_2$) via increasing xanthine oxidase (XO) activity. The increased levels of $H_2O_2$, XO, ferritin, and ferritin iron by $CoCl_2$ were diminished effectively by co-treatment with HDL in U2OS cells. Furthermore, decreased levels of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) by $CoCl_2$ were highly increased by co-treatment with HDL in U2OS cells; however, the levels of glutathione peroxidase (GPx) did not change. The increased contents of TBARS related to lipid peroxidation were significantly reduced by HDL in U2OS cells. The concentration of GSH changed in a pattern that went against regulated TBARS by $CoCl_2$ and HDL. We examined the expression of p53, $p21^{CIP1/WAF1}$, and $p27^{KIP1}$ proteins related to oxidative stress and cell cycle regulation. As a result, the expression of $p27^{KIP1}$ modulated by $CoCl_2$ was not changed by HDL. However, the expression of p53 and $p21^{CIP1/WAF}$ increased by $CoCl_2$ was reduced by HDL in U2OS cells. Together with alteration of p53 and $p21^{CIP1/WAF1}$ proteins, the accumulated cells at G1 phase by $CoCl_2$ was decreased by HDL in U2OS cells. Our data suggests that HDL inhibits $CoCl_2$-generated ROS in U2OS cells, providing potentially new antioxidant compounds that are isolated from natural products.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.19
no.3
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pp.671-676
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2005
In this study, we investigated the antioxidant effect of extract from Monascus pillosus, on the human wild-type p53 and p21 expressing A549 lung epithelial cell line and MCF-7 mammary adenocarcinoma cell line stimulated by NO. $P21^{waf/cip1}$ was identified as a gene induced in senescent cells. It is a cyclin-dependent kinase inhibitor and has been shown to cause cell cycle arrest and apoptosis. While p53-regulated stimulation of p21 appears to be central for the permanent growth-arrest, the role of p21 in p53-triggered cell death is unclear. Low dose of sodium nitroprusside (SNP) induced the development of senescence associated with increased expression of p53 and p21 in A549 cells. Inhibition of p21 transactivating activity requires high level correlates with the amount of p53 necessary to cause cell death. Association of p21 and p53 results in inhibition of p21-stimulated transcription. This requires a higher p53 level than is necessary for transcriptional activation of endogenous p53-responsive gene but correlates well with the level of p53 necessary to cause cell death. Exposure to W-1 inhibited oxidative stresses-induced senescence-like arrest, resulting in a significant reduction in p53 and p21 steady state levels. These results suggest that p53 and p21 play a central role in the onset of senescence. Thus, it is important to emphasize control of oxidative balance in tumor prevention and aging.
Lee, Hye Hyeon;Hwang, Won Deok;Jeong, Jin-Woo;Park, Cheol;Han, Min Ho;Hong, Su Hyun;Jeong, Yong Kee;Choi, Yung Hyun
Journal of Life Science
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v.24
no.1
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pp.92-97
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2014
Cordycepin, an active component originally isolated from the traditional medicine Cordyceps militaris, is a derivative of the nucleoside adenosine, which has been shown to possess a number of pharmacological properties, including antioxidant and anti-inflammatory activities, immunological stimulation, and antitumor effects. This study was conducted on cultured human prostate carcinoma LNCap cells to elucidate the possible mechanisms by which cordycepin exerts its anticancer activity, which, until now, has remained poorly understood. Cordycepin treatment of LNCap cells resulted in dose-dependent inhibition of cell growth and the induction of apoptotic cell death as detected by an MTT assay, cleavage of poly ADP-ribose polymerase, and annexin V-FITC staining. Flow cytometric analysis revealed that cordycepin resulted in G2/M arrest in cell cycle progression and downregulation of cyclin B1 and cyclin A expression in a concentration-dependent manner. Moreover, the incubation of cells with cordycepin caused a striking induction in the expression of the cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitor p21Waf1/Cip1 without affecting the expression of the tumor suppressor p53. It also resulted in a significant increase in the binding of CDK2 and CDC2 to p21. These findings suggest that cordycepin-induced G2/M arrest and apoptosis in human prostate carcinoma cells is mediated through p53-independent upregulation of the CDK inhibitor p21.
Ginsenoside Rp1 (G-Rp1) is a novel ginseng saponin derivative with anti-tumor activity. However, the biochemical and molecular mechanisms of G-Rp1 on anti-tumor activity are not fully understood. In the present study, we report that G-Rp1 inhibits lung cancer cell proliferation, migration and adhesion in p53 wild-type A549 and p53-defi cient H1299 cells. Anti-proliferative activity of G-Rp1 in lung cancer cells is mediated by enhanced nuclear localization of cyclin-dependent kinase inhibitors including $p27^{Kip1}$ and $p21^{WAF1/Cip1}$, and subsequent inhibition of pRb phosphorylation. We also show that these anti-tumor activities of G-Rp1 in both A549 and H1299 cells appear to be mediated by suppression of mitogenic signaling pathways such as ERK, Akt and $p70^{S6K}$. Taken together, these findings suggest further development and evaluation of G-Rp1 for the treatment of lung cancers with mutated p53 as well as wild-type p53.
Kim, Min-Young;Kim, Cho-Hee;Hwang, Jee-Won;Kim, Ji-Hye;Park, Hye-Gyeong;Kang, Ho-Sung
Biomedical Science Letters
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v.13
no.2
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pp.75-81
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2007
Sodium salicylate (NaSal), a chemopreventive drug, has been shown to induce apoptosis and cell circle arrest depending on its concentrations in a variety of cancer cells. In A549 cells, low concentration of NaSal (5$\sim$10 mM) induces cell cycle arrest, whereas it induces apoptosis at higher concentration of 20 mM. In the present study, we examined the molecular mechanism for NaSal-induced cell cycle arrest. NaSal induced expression of p53, p21 (Wafl/Cipl), and p27 (Kipl) that play important roles in cell cycle arrest. p53 induction was mediated by its phosphorylation at Ser-15 that could be prevented by the PI3K-related kinase (ATM, ATR and DNA-PK) inhibitors including wortmannin, caffeine and LY294002. In addition, NaSal-induction of p2l (Wafl/Cipl) was detected in P53 (+/+) wild type A549 cells but not in p53 (-/-) mutant H1299 cells, indicating p53-dependent p21 (Wafl/Cipl) induction. In contrast, p27 (Kipl) that is a negative regulate. of cell cycle with p21 (Wafl/Cipl) was observed both in A549 cells and H1299 cells. Thus, 5 mM NaSal appeared to cause cell cycle arrest through inducing the cyclin-dependent kinase inhibitor p21 (Wafl/Cipl) via PI3K-related protein kinase-dependent p53 activation as well as by up-regulating p27 (Kipl) independently of p53 in A549 cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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