Kim, Jiyeon;Park, Mikyung;Ryu, Byung Jun;Kim, Seong Hwan
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.35
no.10
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pp.2985-2989
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2014
Autophagy is a self-digestion process in which intracellular structures are degraded in response to stress. Notably, prolonged autophagy leads to cell death. In this study, we investigated whether CX-4945, an orally available protein kinase 2 (CK2) inhibitor, induces autophagic cell death in human cervical cancer-derived HeLa cells and in human prostate cancer-derived LNCaP cells. CX-4945 treatment of both cell lines resulted in the formation of autophagosomes, in the conversion of microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3), and in down-regulation of the Akt-mammalian target of rapamycin (mTOR)-p70 ribosomal protein S6 kinase (S6K) signaling cascade. Thus, pharmacologic inhibition of CK2 by CX-4945 induced autophagic cell death in human cancer cells by down-regulating Akt-mTOR-S6K. These results suggest that autophagy-inducing agents have potential as anti-cancer drugs.
Alveolar echinococcosis (AE) is a persistent parasite condition that causes the formation of tumorlike growths. It is a challenge to treat the disease. These growths need neovascularization to get their oxygen and nutrients, and the disease is prolonged and severe. Considerable research has been conducted on exosomes and their interactions with Echinococcus multilocularis in the context of immunological evasion by the host. However, the extent of their involvement in angiogenesis needs to be conducted. The primary objective of this investigation was to preliminarily explore the effect of exosomes produced from E. multilocularis protoscoleces (PSC-exo) on angiogenesis, to elucidate the mechanism of their roles in the regulation of the downstream pathway of VEGFA activation, and to provide ideas for the development of novel treatments for AE. The study evaluated the impact of PSC-exo increases proliferation, migration, invasion, and tube formation of HUVECs at concentrations of up to 50 ㎍/ml. In addition, the study sought to validate the findings in vivo. This effect involved increased VEGFA expression at gene and protein levels and AKT/mTOR pathway activation. PSC-exo are crucial in promoting angiogenesis through VEGFA upregulation and AKT/mTOR signaling. This research contributes to our knowledge of neovascularization in AE.
Oleanolic acid (OA) has a wide variety of bioactivities such as hepatoprotective, anti-inflammatory and anti-cancer activity and is used for medicinal purposes in many Asian countries. In the present study, the effect of OA on induction of autophagy in human hepatocellular carcinoma HepG2 and SMC7721 cells and the related mechanisms were investigated. MTT assay showed that OA significantly inhibited HepG2 and SMC7721 cells growth. OA treatment enhanced formation of autophagic vacuoles as revealed by monodansylcadaverine (MDC) staining. At the same time, increasing punctuate distribution of microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3) and an increasing ratio of LC3-II to LC3-I were also triggered by OA incubation. In addition, OA-induced cell death was significantly inhibited by autophagy inhibitors 3-methyladenine (3-MA) and chloroquine (CQ) pretreatment. And we found out that OA can suppress the PI3K/Akt1/mTOR signaling pathway. Furthermore, our data suggested that OA-triggered autophagy was ROS-dependent as demonstrated by elevated cellular ROS levels by OA treatment. When ROS was cleared by N-acetylcysteine (NAC), OA-induced LC3-II convertsion and cell death were all reversed. Taken together, our results suggest that OA exerts anticancer effect via autophagic cell death in hepatocellular carcinoma.
Kim, Taewan;Kim, Taehyung;Choi, Soonyoung;Ko, Hyeran;Park, Deokbae;Lee, Youngki
Development and Reproduction
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v.22
no.2
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pp.133-142
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2018
Patients with type II diabetes mellitus are more susceptible to colorectal cancer (CRC) incidence than non-diabetics. The anti-diabetic drug metformin is most commonly prescribed for the treatment of this disease and has recently shown antitumor effect in preclinical studies. The aberrant mutational activation in the components of RAS/RAF/MEK/ERK and PI3K/AKT/mTOR signaling pathway is very frequently observed in CRC. We previously reported that metformin inhibits the phosphorylation of ERK and BEZ235, a dual inhibitor of PI3K and mTOR, has anti-tumor activity against HCT15 CRC cells harboring mutations of KRAS and PIK3CA. Therefore, we hypothesized that simultaneous inhibition of two pathways by combining metformin with BEZ235 could be more effective in the suppression of proliferation than single agent treatment in HCT15 CRC cells. Here, we investigated the combinatory effect of metformin and BEZ235 on the cell survival in HCT15 CRC cells. Our study shows that both of the two signaling pathways can be blocked by this combinational strategy: metformin suppressed both pathways by inhibiting the phosphorylation of ERK, 4E-BP1 and S6, and BEZ235 suppressed PI3K/AKT/mTOR pathway by reducing the phosphorylation of 4E-BP1 and S6. This combination treatment synergistically reduced cell viability. The combination index (CI) values ranged from 0.44 to 0.88, indicating synergism for the combination. These results offer a preclinical rationale for the potential therapeutic option for the treatment of CRC.
The purpose of this study was to investigate the effects of long-term endurance exercise or resistance exercise training on muscle anabolic/catabolic pathway. 50wks-old male Wistar rats(n=30) were randomly assigned for 3 groups (sedentary, endurance exercise, resistance exercise group). After 12-week of training, plantaris muscles were dissect to measure protein level. Akt/mTOR signal-related proteins were significantly increased only after resistance exercise training, but catabolic signal-related proteins, FoxO1 and MuRF1, were significantly decreased after resistance and endurance exercise training. After endurance exercise training, AMPK and PGC-1α protein levels were significantly increased. Therefore, the endurance exercise training has been shown to affect the protein balance of aging muscle through inhibition of muscle protein catabolism. The present results suggest the possibility that not only resistance exercise but also endurance exercise will be affectable to keep or increase muscle volume and capacity of middle-aged people.
Zhou, Jia;Yue, Shuangming;Xue, Benchu;Wang, Zhisheng;Wang, Lizhi;Peng, Quanhui;Xue, Bai
Journal of Animal Science and Technology
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v.63
no.5
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pp.1126-1141
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2021
Recent evidence has shown that methionine (Met) supplementation can improve milk protein synthesis under hyperthermia (which reduces milk production). To explore the mechanism by which milk protein synthesis is affected by Met supplementation under hyperthermia, mammary alveolar (MAC-T) cells were incubated at a hyperthermic temperature of 42℃ for 6 h in media with different concentrations of Met. While the control group (CON) contained a normal amino acid concentration profile (60 ㎍/mL of Met), the three treatment groups were supplemented with Met at concentrations of 10 ㎍/mL (MET70, 70 ㎍/mL of Met), 20 ㎍/mL (MET80, 80 ㎍/mL of Met), and 30 ㎍/mL (MET90,90 ㎍/mL of Met). Our results show that additional Met supplementation increases the mRNA and protein levels of BCL2 (B-cell lymphoma-2, an anti-apoptosis agent), and decreases the mRNA and protein levels of BAX (Bcl-2-associated X protein, a pro-apoptosis agent), especially at an additional supplementary concentration of 20 ㎍/mL (group Met80). Supplementation with higher concentrations of Met decreased the mRNA levels of Caspase-3 and Caspase-9, and increased protein levels of heat shock protein (HSP70). The total protein levels of the mechanistic target of rapamycin (mTOR) and the mTOR signalling pathway-related proteins, AKT, ribosomal protein S6 kinase B1 (RPS6KB1), and ribosomal protein S6 (RPS6), increased with increasing Met supplementation, and peaked at 80 ㎍/mL Met (group Met80). In addition, we also found that additional Met supplementation upregulated the gene expression of αS1-casein (CSN1S1), β-casein (CSN2), and the amino acid transporter genes SLC38A2, SLC38A3 which are known to be mTOR targets. Additional Met supplementation, however, had no effect on the gene expression of κ-casein (CSN3) and solute carrier family 34 member 2 (SLC34A2). Our results suggest that additional Met supplementation with 20 ㎍/mL may promote the synthesis of milk proteins in bovine mammary epithelial cells under hyperthermia by inhibiting apoptosis, activating the AKT-mTOR-RPS6KB1 signalling pathway, and regulating the entry of amino acids into these cells.
Peptidoglycan (PG) is found in atheromatous lesions of arteries, where monocytes/macrophages express inflammatory cytokines, including tumor necrosis factor-alpha ($TNF-{\alpha}$). This study investigated the effects of PG on $TNF-{\alpha}$ expression and examined possible cellular factors involved in $TNF-{\alpha}$ upregulation. The overall aim was to identify the molecular mechanisms underlying inflammatory responses to bacterial pathogen-associated molecular patterns in the artery. Exposure of human THP-1 monocytic cells to PG enhanced the secretion of $TNF-{\alpha}$ and induced its gene transcription. Inhibition of TLR-2/4 with OxPAPC significantly inhibited $TNF-{\alpha}$ gene expression, whereas inhibition of LPS by polymyxin B did not. The PG-induced expression of $TNF-{\alpha}$ was also significantly suppressed by pharmacological inhibitors that modulate activities of cellular signaling molecules; for example, U0126 (an ERK inhibitor), SB202190 (a p38 MAPK inhibitor), and SP6001250 (a JNK inhibitor) significantly attenuated PG-induced transcription of $TNF-{\alpha}$ and secretion of its gene product. $TNF-{\alpha}$ expression was also inhibited by rapamycin (an mTOR inhibitor), LY294002 (a PI3K inhibitor), and Akt inhibitor IV (an Akt inhibitor). ROS-regulating compounds, like NAC and DPI, also significantly attenuated $TNF{\alpha}$ expression induced by PG. These results suggest that PG induces $TNF-{\alpha}$ expression in monocytes/macrophages by multiple molecules, including TLR-2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs, and ROS.
Background: Skeletal muscles play a key role in physical activity and energy metabolism. The loss of skeletal muscle mass can cause problems related to metabolism and physical activity. Studies are being conducted to prevent such diseases by increasing the mass and regeneration capacity of muscles. Ginsenoside Rg5 has been reported to exhibit a broad range of pharmacological activities. However, studies on the effects of Rg5 on muscle differentiation and growth are scarce. Methods: To investigate the effects of Rg5 on myogenesis, C2C12 myoblasts were induced to differentiate with Rg5, followed by immunoblotting, immunostaining, and qRT-PCR for myogenic markers and promyogenic signaling (p38MAPK). Immunoprecipitation confirmed that Rg5 increased the interaction between MyoD and E2A via p38MAPK. To investigate the effects of Rg5 on prevention of muscle mass loss, C2C12 myotubes were treated with dexamethasone to induce muscle atrophy. Immunoblotting, immunostaining, and qRT-PCR were performed for myogenic markers, Akt/mTOR signaling for protein synthesis, and atrophy-related genes (Atrogin-1 and MuRF1). Results: Rg5 promoted C2C12 myoblast differentiation through phosphorylation of p38MAPK and MyoD/E2A heterodimerization. Furthermore, Rg5 stimulated C2C12 myotube hypertrophy via phosphorylation of Akt/mTOR. Phosphorylation of Akt induces FoxO3a phosphorylation, which reduces the expression of Atrogin-1 and MuRF1. Conclusion: This study provides an understanding of how Rg5 promotes myogenesis and hypertrophy and prevents dexamethasone-induced muscle atrophy. The study is the first, to the best of our knowledge, to show that Rg5 promotes muscle regeneration and to suggest that Rg5 can be used for therapeutic intervention of muscle weakness and atrophy, including cancer cachexia.
Ceramide is an important lipid mediator of extracellular signals that control various cellular functions, including apoptosis. In this study, we showed that ceramide induced apoptosis in U373MG human glioblastoma cells associated with G1 cell cycle arrest. Treatment of cells with ceramide increased proapoptotic Bax expression and inhibited the expression of antiapoptotic Bcl-2 and Bcl-xL Ceramide also downregulated cyclin E, cyclin D1, cdk 2, and cdk4 which are involved in regulating cell cycle. In addition, ceramide suppressed phosphorylation of Akt, Bad, p70 S6 kinase, and 4E-BP1, suggesting the involvement of Akt/mTOR signaling pathway. Additionally, okadaic acid, an inhibitor of protein phosphatase 2A, partially blocked the ceramide mediated inhibition of phosphorylation of Akt and 4E-BP1. These results suggest that ceramide induces apoptosis in U373MG glioblastoma cells by regulating multiple signaling pathways that involve cell cycle arrest associated with Akt signaling pathway.
Thyroid eye disease (TED) is a complex autoimmune disease with a spectrum of signs. we previously reported that trisialoganglioside (GT)1b is significantly overexpressed in the orbital tissue of TED patients, and that exogenous GT1b strongly induced HA synthesis in orbital fibroblasts. However, the signaling pathway in GT1b-induced hyaluronic acid synthase (HAS) expression in orbital fibroblasts from TED patients have rarely been investigated. Here, we demonstrated that GT1b induced phosphorylation of Akt/mTOR in a dose-dependent manner in orbital fibroblasts from TED patients. Both co-treatment with a specific inhibitor for PI3K and siRNA knockdown of TLR2 attenuated GT1b-induced Akt phosphorylation. GT1b significantly induced HAS2 expression at both the transcriptional and translational level, which was suppressed by specific inhibitors of PI3K or Akt/mTOR, and by siRNA knockdown of TLR2. In conclusion, GT1b induced HAS2 in orbital fibroblasts from TED patients via activation of the PI3K-related signaling pathway, dependent on TLR2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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