To investigate the effect of protein kinase on melanin production via cAMP-dependent pathway, we measured the melanin amount and tyrosinase activity in B16 melanoma cells stimulated by alpha-melanocyte stimulating hormone (MSH), forskolin and 8-Br-cAMP. MSH, forskolin and 8-Br-cAMP significantly increased both melanin production and tyrosinase activity in B16 cells. Melanin production and tyrosinase activity by MSH are significantly inhibited by cyclic AMP-dependent protein kinase inhibitor (KT5720) and protein kinase C down-regulation treated with PMA. Bisindolmaleimide (1$\mu$M), protein kinase C inhibitor, significantly inhibited melanin production and tyrosinase activity stimulated by MSH, forskolin and 8-Br-cAMP with the following order of potency: MSH>forskolin>8-Br-cAMP. Tyrosine kinase inhibitor, genistein and DHC, significantly inhibited both, but the inhibitory effect was more potent in 8-Br-cAMP-stimulated B16 cells than MSH-stimulated cells. NFkB inhibitor (parthenolide) significantly inhibited melanin production and tyrosinase activity. Neither melanin production nor tyrosinase activity induced by MSH, forskolin and 8-Br-cAMP were affected by KN-62 (calmodulin-dependent protein kinase II inhibitor), PD098059 (mitogen-activated protein kinase inhibitor, MAPKK) and worthmannin (phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor). These results suggest that both protein kinase C and tyrosine kinase are involved in melanin production by cyclic AMP-dependent pathway and NFkB pathway may play an important role in cyclic AMP-dependent melanin production in B16 melanoma cells.
Cyclic-AMP-dependent protein kinase (PKA) seems to function as a negative regulator of the c-Jun $NH_2-terminal$ kinase (JNK) signaling pathway. We demonstrate here that the activity of the PKA catalytic subunit (PKAc) is reduced in apoptotic PC12 pheochromocytoma cells. Apoptotic progress was inhibited by dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP), an analog of cAMP. The rescue by dbcAMP was attributable to inhibition of the JNK but not of the p38 signaling pathway, due to the induction of PKA activity. JNK was present in immunocomplexes of PKAc, and PKAc phosphorylated JNK in vitro. Presence of p38 kinase, however, was not prominent in immunocomplexes of PKAc. Our data suggest that JNK is a target point of negative regulation by PKAc in the JNK signaling pathway.
Expedments were perfonned to examine the role of cAMP-dependent protein kinase (PK-A) and diacylglycerol-dependent protein kinase (PK-C) during the meiodc resumption and the first mitotic cell cycle of mouse embryogenesis. Mejoric GV oocytes and one-cell embryos derived from in vitro fertilization were cultured in vitro, and morphological changes in response to activators of PK-A and PK-C were examined. Treatments with a membrane-permeable cAMP analog, dbcAMP (0.1 mg/mi), phosphodiesterase inhibitor, IBMX (0.1 mM), biologically active phorbol ester, WA (10 nglmi), or a synthetic diacylglycerol, sn-diC8 inhibited resumption of melosis. Combination of PK-A and PK-C activator brought about furiher inhibition. On the contrary, dbcAMP (0.1 mg/mi), IBMX (0.2 mM), WA (10 nglml), and sn-diC8 (0.5 mM) did not inhibit pronucleus membrane breakdown (PNBD) when added S or G2 phase of cell cycle. However, activators of PK-C inhibited cleavage of one-cefl embryos. This result indicates that the action mechanism of PK-A and PK-C on dissolution of nuclear membrane in primary meiotic arrest oocytes may be different from that of mitotic one-cell embryos.
In the forward reaction (ADP formation) of the adenylate kinase from baker's yeast, dissociation constants from binary complexes are higher by a factor of about 4 times then those from at ternary complexes. In the reverse reaction, dissociation constants from the binary complexes are 2 times higher then those from the ternary complexes. The enzyme showed activities against various nucleotide triphospate in following orders; ATP 100, UTP 18, ITP 9 and GTP 5, of the necleotide monophosphate. only dAMP showed 33% activity of that AMP as phosphate acceptor. Divalent cations were required in enzyme reaction in following orders; $Mg^{2+}$ 100, Co$^{2+}$ 57, Mn$^{2+}$ 54, $Ca^{2+}$ 51, Ni$^{2+}$ 10 and Sn$^{2+}$ 6. AMP, as a substrate inhibitor, competitively inhibited the adenylate kinase at pH 7.2 or 8.0. Inhibition constants of the enzyme showed greater dependence on the pH of the reaction mixture, which was the lower Ki values under higher pH. Adenosine pentaphospho adenosine was competive inhibitor to the enzyme against all substrate, and it showed the same Ki values, 2.9mM. Further, PEP was competive inhibitor with respect to AMP and non-competive inhibitor with respect to MgATP. Adenylate kinase from bakers yeast was similar to mitochondrial type of animal in the contents of aianine, leucine and asparagine or asparatic acid differing from muscle type enzyme. Based on the results and observation, characteristic of yeast adenylate kinase resembled the adenylate kinase of mitochondrial type from animals. Further, difference of characteristics in adenylate kinasa depending upon the workers might be due to the difference of strain used.
In this study, we attempted to understand signaling pathways behind lipid biosynthesis by employing a chemical genetics approach based on small molecule inhibitors. Specific signaling inhibitors of MAP kinase or modulators of cAMP signaling were selected to evaluate the functional roles of each of the key signaling pathways in three different microalgal species: Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris, and Haematococcus pluvialis. Our results clearly indicate that cAMP signaling pathways are indeed positively associated with microalgal lipid biosynthesis. In contrast, MAP kinase pathways in three microalgal species are all negatively implicated in both lipid and carotenoid biosynthesis.
The regulatory role of cyclic nucleotides in the expression of neutrophil responses has been examined. fMLP-stimulated superoxide production in neutrophils was inhibited by dibutyryl adenosine 3',5'-cyclic monophosphate (DBcAMP), histamine, adenosine + theophylline, cAMP elevating agents, and 8-bromoguanosine 3' ,5' -cyclic monophosphate (8-BrcGMP) and sodium nitroprusside, cGMP elevating agents. Staurosporine, a protein kinase C inhibitor, genistein, a protein tyrosine kinase inhibitor and chlorpromazine, a calmodulin inhibitor, inhibited superoxide production by fMLP, but they did not further affect the action of DBcAMP on the stimulatory action of fMLP. DBcAMP, histamine, adenosine+theophylline and genistein inhibited myeloperoxidease release evoked by fMLP, whereas BrcGMP, sodium nitroprusside and staurosporine did not affect it. The elevation of $[Ca^{2+}]_i$ evoked by fMLP was inhibited by genistein and chlorpromazine but was not affected by staurosporine. DBcAMP exerted little effect on the initial peak in $[Ca^{2+}]_i$ response to fMLP but effectively inhibited the sustained rise. On the other hand, BrcGMP significantly inhibited both phases. fMLP-induced $Mn^{2+}$ influx was inhibited by either DBcAMP or BrcGMP. These results suggest that fMLP-stimulated neutrophil responses may be regulated by cAMP more than cGMP. cAMP and cGMP appear not affect stimulated responses by direct protein kinase C activation. Their regulatory action on the stimulated neutrophil responses may be not influenced by other activation processes.
Retinoic acid (RA) and dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP) induce the differentiation of the multipotent embryonic carcinoma cell line, F9 cells, into parietal endoderm like cell. The F9 cells are highly proliferative doubling approximately 12 hourse. S Phase is predominant, lasting 10 hours and G2/M phase occupies most of the remaining cycle (2 hours) and G1 phase is nearly non-existent. In this study, we showed the effect of RA and dbcAMPon the cell cycle associated molecules (especially around G1 phase) during F9 cell differentiation. Differentiation of F9 cells was induced by the combined addition of RA ($10^{-7}M$) and dbcAMP (0.5mM), and cells were harvested daily up to 4 days. Flow cytometric analysis showed the prolongation of G1 phase around 30 hours after induction. Western blot analysis revealed that the amount of cyclin D1 and cdk2 were increased at day 4. However, histone H1 kinase activity of cdk2 was decreased. These data strongly suggest that RA and dbcAMP induce the growth arrest of F9 cells at G1 phase by decreasing the activity of cdk2, although they have increased the protein contents of cyclin D1 and cdk2. The reason for the discrepancy between the H1 kinase activity and protein contents are not clear yet.
To develop a new approach to the treatment of neuroblastoma cells we evaluated the effect of cAMP on the Ewing's sarcoma cell line CHP-100. We observed that the proliferation-inhibitory effect of cAMP analogs was due to cell cycle arrest and induction of apoptosis, which was confirmed by observing the morphological changes and DNA fragmentation. DNA flow cytometric analysis revealed that cAMP arrested the cell cycle progression at the G1 phase, which effects were associated with inhibition of phosphorylation of retinoblastoma protein (pRB) and enhanced binding of pRB and the transcription factor E2F-1. cAMP also suppressed the cyclin-dependent kinase (Cdk) 2 and cyclin E-associated kinase activity without changes of their expressions. Furthermore, cAMP induced the levels of Cdk inhibitor $p21^{WAF1/CIP1$ expression and p21 proteins induced by cAMP were associated with Cdk2. Overall, our results identify a combined mechanism involving the inhibition of pRB phosphorylation and induction of p21 as targets for cAMP, and this may explain some of its anti-cancer effects.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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