Ceramide analogs are potential chemotherapeutic agents. We report that a ceramide analog induces apoptosis in human prostate cancer cells. The ceramide analog induced cell death through an apoptotic mechanism, which was demonstrated by DNA fragmentation, the cleavage of poly ADP ribose polymerase (PARP), and a loss of membrane asymmetry. Treating the cells with ceramide analog resulted in the release of various proapoptotic mitochondrial proteins including cytochrome c and Smac/DIBLO into the cytosol, and a decrease in the mitochondrial membrane potential. In addition, the ceramide analog decreased the phospho-Akt and phospho-Bad levels. The expression of the antiapoptotic Bcl-2 decreased slightly with increasing Bax to Bcl-2 ratio. These results suggest that the ceramide analog induces apoptosis by regulating multiple signaling pathways that involve the mitochondrial pathway.
Kim, Dong-Seok;Park, Seo-Hyoung;Kim, Sung-Eun;Sohn, Uy-Dong;Park, Kyoung-Chan
Proceedings of the PSK Conference
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2003.10b
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pp.96.1-96.1
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2003
Lysophosphatidic acid (LPA) is a well-known mitogen in various cell types. However, we were surprised to find that LPA inhibits melanocyte proliferation. Thus, we further investigated the possible signaling pathways involved in melanocyte growth inhibition. We first examined the regulation of the three major subfamilies of mitogen-activated protein (MAP) kinases and of the Akt pathway by LPA. The activations of extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) and c-Jun N-terminal kinase (JNK) were observed in concert with the inhibition of melanocyte proliferation by LPA, whereas p38 MAP kinase and Akt were not influenced by LPA. (omitted)
Mammalian target of rapamycin (mTOR) is a serine-threonine kinase member of the cellular phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) pathway, which is involved in multiple biological functions by transcriptional and translational control. mTOR is a downstream mediator in the PI3K/Akt signaling pathway and plays a critical role in cell survival. In cancer, this pathway can be activated by membrane receptors, including the HER (or ErbB) family of growth factor receptors, the insulin-like growth factor receptor, and the estrogen receptor. In the present work, we congregated an electronic network of mTORC1 built on an assembly of data using natural language processing, consisting of 470 edges (activations/interactions and/or inhibitions) and 206 nodes representing genes/proteins, using the Cytoscape 3.6.0 editor and its plugins for analysis. The experimental design included the extraction of gene expression data related to five distinct types of cancers, namely, pancreatic ductal adenocarcinoma, hepatic cirrhosis, cervical cancer, glioblastoma, and anaplastic thyroid cancer from Gene Expression Omnibus (NCBI GEO) followed by pre-processing and normalization of the data using R & Bioconductor. ExprEssence plugin was used for network condensation to identify differentially expressed genes across the gene expression samples. Gene Ontology (GO) analysis was performed to find out the over-represented GO terms in the network. In addition, pathway enrichment and functional module analysis of the protein-protein interaction (PPI) network were also conducted. Our results indicated NOTCH1, NOTCH3, FLCN, SOD1, SOD2, NF1, and TLR4 as upregulated proteins in different cancer types highlighting their role in cancer progression. The MCODE analysis identified gene clusters for each cancer type with MYC, PCNA, PARP1, IDH1, FGF10, PTEN, and CCND1 as hub genes with high connectivity. MYC for cervical cancer, IDH1 for hepatic cirrhosis, MGMT for glioblastoma and CCND1 for anaplastic thyroid cancer were identified as genes with prognostic importance using survival analysis.
Ciglitazone is a member of the thiazolidinedione family, and specifically binds to peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ), thereby promoting adipocyte differentiation. We hypothesized that ciglitazone as a PPARγ ligand in the absence of an adipocyte differentiation cocktail would increase adiponectin and adipogenic gene expression in bovine satellite cells (BSC). Muscle-derived BSCs were isolated from six, 18-month-old Yanbian Yellow Cattle. The BSC were cultured for 96 h in differentiation medium containing 5 µM ciglitazone (CL), 10 µM ciglitazone (CM), or 20 µM ciglitazone (CH). Control (CON) BSC were cultured only in a differentiation medium (containing 2% horse serum). The presence of myogenin, desmin, and paired box 7 (Pax7) proteins was confirmed in the BSC by immunofluorescence staining. The CL, CM, and CH treatments produced higher concentrations of triacylglycerol and lipid droplet accumulation in myotubes than those of the CON treatment. Ciglitazone treatments significantly increased the relative expression of PPARγ, CCAAT/enhancer-binding protein alpha (C/EBPα), C/EBPβ, fatty acid synthase, stearoyl-CoA desaturase, and perilipin 2. Ciglitazone treatments increased gene expression of Pax3 and Pax7 and decreased expression of myogenic differentiation-1, myogenin, myogenic regulatory factor-5, and myogenin-4 (p < 0.01). Adiponectin concentration caused by ciglitazone treatments was significantly greater than CON (p < 0.01). RNA sequencing showed that 281 differentially expressed genes (DEGs) were found in the treatments of ciglitazone. DEGs gene ontology (GO) analysis showed that the top 10 GO enrichment significantly changed the biological processes such as protein trimerization, negative regulation of cell proliferation, adipocytes differentiation, and cellular response to external stimulus. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway analysis showed that DEGs were involved in the p53 signaling pathway, PPAR signaling pathway, biosynthesis of amino acids, tumor necrosis factor signaling pathway, non-alcoholic fatty liver disease, PI3K-Akt signaling pathway, and Wnt signaling pathway. These results indicate that ciglitazone acts as PPARγ agonist, effectively increases the adiponectin concentration and adipogenic gene expression, and stimulates the conversion of BSC to adipocyte-like cells in the absence of adipocyte differentiation cocktail.
Molecular targeting for the altered signaling pathways has been proven to be effective for the treatment of many types of human cancer, including colorectal cancer (CRC). The dual phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) and mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor BEZ235 has shown to exhibit potent antitumor activity against solid tumors. Autophagy is a cellular lysosomal catabolic process to maintain metabolic homeostasis, which has been known to be induced in response to many therapeutic agents in cancer cells. This process is negatively regulated by mTOR and often acts as prosurvival or prodeath mechanism following cancer therapeutics. The current study was designed to investigate the antiproliferation activity of BEZ235 and to evaluate the role of autophagy induced by BEZ235 using HCT15 CRC cells bearing ras oncogene mutation. We found that BEZ235 decreases cell viability, which was mostly dependent on $G_1$ arrest of cell cycle via suppression of cyclin A expression. BEZ235 affects PI3K/Akt/mTOR signaling pathway by increasing the phosphorylation of AKT at $Ser^{473}$ and RAS/RAF/MEK/ERK pathway by decreasing the phosphorylation of ERK at $Tyr^{204}$. BEZ235 also stimulated autophagy induction as evidenced by the increased expression of LC3-II and abundant acidic vesicular organelles (AVOs) in the cytoplasm. In addition, the combination of BEZ235 with autophagy inhibitor chloroquine, a known antagonist of autophagy, counteracted the antiproliferation effect of BEZ235. Thus, our study indicates that autophagy induced in response to BEZ235 treatment appears to act as cell death mechanism in HCT15 CRC cells.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Sageretia thea is traditionally used as a medicinal herb to treat various diseases, including skin disorders, in China and Korea. This study evaluated the inhibitory effect of Sageretia thea fruit on melanogenesis and its underlying mechanisms in B16F10 mouse melanoma cells. The active chemical compounds in anti-melanogenesis were determined in Sageretia thea. MATERIALS/METHODS: Solvent fractions from the crude extract were investigated for anti-melanogenic activities. These activities and the mechanism of anti-melanogenesis in B16F10 cells were examined by determining melanin content and tyrosinase activity, and by performing western blotting. RESULTS: The n-hexane fraction of Sageretia thea fruit (HFSF) exhibited significant anti-melanogenic activity among the various solvent fractions without reducing viability of B16F10 cells. The HFSF suppressed the expression of tyrosinase and tyrosinase-related protein 1 (TRP1). The reduction of microphthalmia-associated transcription factor (MITF) expression by the HFSF was mediated by the Akt/glycogen synthase kinase 3 beta ($GSK3{\beta}$) signaling pathway, which promotes the reduction of ${\beta}-catenin$. Treatment with the $GSK3{\beta}$ inhibitor 6-bromoindirubin-3'-oxime (BIO) restored HFSF-induced inhibition of MITF expression. The HFSF bioactive constituents responsible for anti-melanogenic activity were identified by bioassay-guided fractionation and gas chromatography-mass spectrometry analysis as methyl linoleate and methyl linolenate. CONCLUSIONS: These results indicate that HFSF and its constituents, methyl linoleate and methyl linolenate, could be used as whitening agents in cosmetics and have potential for treating hyperpigmentation disorders in the clinic.
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.
Rotavirus (RV), as the main cause of diarrhea in children under 5 years, contributes to various childhood diseases. Valeriana jatamansi Jones is a traditional Chinese herb and possesses antiviral effects. In this study we investigated the potential mechanisms of V. jatamansi Jones in RV-induced diarrhea. MTT assay was performed to evaluate cell proliferation and the diarrhea mice model was constructed using SA11 infection. Mice were administered V. jatamansi Jones and ribavirin. Diarrhea score was used to evaluate the treatment effect. The enzyme-linked immunosorbent assay was performed to detect the level of cytokines. Western blot and quantitative reverse transcription-PCR were used to determine protein and mRNA levels, respectively. Hematoxylin-eosin staining was applied to detect the pathological change of the small intestine. TdT-mediated dUTP nick-end labeling was conducted to determine the apoptosis rate. The results showed V. jatamansi Jones promoted MA104 proliferation. V. jatamansi Jones downregulated phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and protein kinase B (AKT) in protein level, which was consistent with the immunohistochemistry results. Moreover, V. jatamansi Jones combined with ribavirin regulated interleukin-1β (IL-1β), interferon γ, IL-6, tumor necrosis factor α, and IL-10, and suppressed secretory immunoglobulin A secretion to remove viruses and inhibit dehydration. V. jatamansi Jones + ribavirin facilitated the apoptosis of small intestine cells. In conclusion, V. jatamansi Jones may inhibit RV-induced diarrhea through PI3K/AKT signaling pathway, and could therefore be a potential therapy for diarrhea.
Objectives: Network pharmacology is an analysis method that explores drug-centered efficacy and mechanism by constructing a compound-target-disease network based on system biology, and is attracting attention as a methodology for studying herbal medicine that has the characteristics for multi-compound therapeutics. Thus, we investigated the potential functions and pathways of Myrrha on Allergic Rhinitis (AR) via network pharmacology analysis and molecular docking. Methods: Using public databases and PubChem database, compounds of Myrrha and their target genes were collected. The putative target genes of Myrrha and known target genes of AR were compared and found the correlation. Then, the network was constructed using STRING database, and functional enrichment analysis was conducted based on the Gene Ontology (GO) Biological process and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) Pathways. Binding-Docking stimulation was performed using CB-Dock. Results: The result showed that total 3 compounds and 55 related genes were gathered from Myrrha. 33 genes were interacted with AR gene set, suggesting that the effects of Myrrha are closely related to AR. Target genes of Myrrha are considerably associated with various pathways including 'Fc epsilon RI signaling pathway' and 'JAK-STAT signaling pathway'. As a result of blinding docking, AKT1, which is involved in both mechanisms, had high binding energies for abietic acid and dehydroabietic acid, which are components of Myrrha. Conclusion: Through a network pharmacological method, Myrrha was predicted to have high relevance with AR by regulating AKT1. This study could be used as a basis for studying therapeutic effects of Myrrha on AR.
Jun Ho Lee;Tae-Jin Kim;Jie Wan Kim;Jeong Seon Yoon;Hyuk Soon Kim;Kyung-Mi Lee
IMMUNE NETWORK
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v.16
no.4
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pp.242-248
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2016
Thymic atrophy is a complication that results from exposure to many environmental stressors, disease treatments, and microbial challenges. Such acute stress-associated thymic loss can have a dramatic impact on the host's ability to replenish the necessary naïve T cell output to reconstitute the peripheral T cell numbers and repertoire to respond to new antigenic challenges. We have previously reported that treatment with the orexigenic hormone ghrelin results in an increase in the number and proliferation of thymocytes after dexamethasone challenge, suggesting a role for ghrelin in restraint stress-induced thymic involution and cell apoptosis and its potential use as a thymostimulatory agent. In an effort to understand how ghrelin suppresses thymic T cell apoptosis, we have examined the various signaling pathways induced by receptor-specific ghrelin stimulation using a restraint stress mouse model. In this model, stress-induced apoptosis in thymocytes was effectively blocked by ghrelin. Western blot analysis demonstrated that ghrelin prevents the cleavage of pro-apoptotic proteins such as Bim, Caspase-3, and PARP. In addition, ghrelin stimulation activates the Akt and Mitogen-activated protein kinases (MAPK) signaling pathways in a time/dose-dependent manner. Moreover, we also revealed the involvement of the FoxO3a pathway in the phosphorylation of Akt and ERK1/2. Together, these findings suggest that ghrelin inhibits apoptosis by modulating the stress-induced apoptotic signal pathway in the restraint-induced thymic apoptosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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