Ruo Yu Meng;Cong Shan Li;Dan Hu;Soon-Gu Kwon;Hua Jin;Ok Hee Chai;Ju-Seog Lee;Soo Mi Kim
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제27권5호
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pp.493-511
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2023
Hippo/YAP signaling hinders cancer progression. Inactivation of this pathway contributes to the development of esophageal cancer by activation of Akt. However, the possible interaction between Akt and Hippo/YAP pathways in esophageal cancer progression is unclear. In this study, we found that ursolic acid (UA) plus 3'3-diindolylmethane (DIM) efficiently suppressed the oncogenic Akt/Gsk-3β signaling pathway while activating the Hippo tumor suppressor pathway in esophageal cancer cells. Moreover, the addition of the Akt inhibitor LY294002 and the PI3K inhibitor 3-methyladenine enhanced the inhibitory effects of UA plus DIM on Akt pathway activation and further stimulated the Hippo pathway, including the suppression of YAP nuclear translocation in esophageal cancer cells. Silencing YAP under UA plus DIM conditions significantly increased the activation of the tumor suppressor PTEN in esophageal cancer cells, while decreasing p-Akt activation, indicating that the Akt signaling pathway could be down-regulated in esophageal cancer cells by targeting PTEN. Furthermore, in a xenograft nude mice model, UA plus DIM treatment effectively diminished esophageal tumors by inactivating the Akt pathway and stimulating the Hippo signaling pathway. Thus, our study highlights a feedback loop between the PI3K/Akt and Hippo signaling pathways in esophageal cancer cells, implying that a low dose of UA plus DIM could serve as a promising chemotherapeutic combination strategy in the treatment of esophageal cancer.
The AKT signaling pathway is a highly regulated cell signaling system that forms a network with other cell signaling pathways. Hence, the AKT signaling pathway mediates several important cellular functions that include cell survival, proliferation, cell migration, and et cetera. Irregularities that led overactive AKT signaling have been linked to many diseases such as cancer and metabolic-associated diseases. Hence, modulating the overactive AKT signaling pathway via inhibitor is a tantalizing prospect for treatment of cancer and metabolic-associated diseases. Two inhibitors of the AKT signaling pathway will be presented in this symposium: 1) Bisleuconothine A (BisA), a bisindole alkaloid that inhibit autophagy and 2) Ceramicine B (CerB), a limonoid that inhibit adipogenesis. The first topic is on a bisindole alkaloid, BisA and its mechanism in inducing autophagosome formation in lung cancer cell line, A549.(1) Since most autophagy inducing agents generally induce apoptosis, we found that BisA does not induce apoptosis even in high dose. BisA up-regulation of LC3 lipidation is achieved through mTOR inactivation. The phosphorylation of PRAS40, a mTOR repressor was suppressed by BisA. This observation suggested that BisA inactivates mTOR via suppression of PRAS40 phosphorylation. Interestingly, the phosphorylation of AKT, an upstream regulator of PRAS40 phosphorylation was also down-regulated by BisA. These findings suggested that Bis-A induces autophagosomes formation by interfering with the AKT-mTOR signaling pathway. The second topic is on CerB and its mechanism in inhibiting adipogenesis in preadipocytes cell line, MC3T3-G2/PA6.(2,3) CerB inhibits the phosphorylation of protein kinase B (AKT) at the Thr308 position but not the Ser473. Consequently, the phosphorylation of FOXO3 which is located downstream of AKT is also inhibited. Considering that FOXO3 is an important regulator of PPARγ which is a key factor in adipogenesis, CerB may inhibit adipogenesis via the AKT-FOXO3 signaling pathway. Taken together, both BisA and CerB highlighted the potential of AKT signaling pathway modulation as an approach to induce autophagy and inhibit the formation of fat cells, respectively.
$NF-{\kappa}B$ is a transcription factor involved in the innate immunity against bacterial infection and inflammation. It is also known to render cells resistant to the apoptosis caused by some anticancer drugs. Such a chemoresistance of cancer cells may be related to the activation of $NF-{\kappa}B$ transcription factor; however, the mechanism of activation is not well understood. Here, we demonstrate that a chemotherapeutic agent, etoposide, independently stimulates the $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation pathway and PI3-kinase/Akt signaling pathway: The classical $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation pathway leads to the nuclear translocation and DNA binding of p65 subunit through $IKK{\beta}$ kinase, whereas the PI3-kinase/Akt pathway plays a distinct role in activating this transcription factor. The PI3-kinase/Akt pathway acts on the p50 subunit of the $NF-{\kappa}B$ transcription factor and enhances the DNA binding affinity of the p50 protein. It may also explain the role of the PI3-kinase/Akt pathway in the anti-apoptotic function of $NF-{\kappa}B$ during chemoresistance of cancer cells.
NAFLD induces the development of advanced liver diseases such as NASH and liver cancer. Therefore, understanding the mechanism of NAFLD development is critical for its prevention and treatment. Ablation of PTEN or Hippo pathway components induces liver cancer in a murine model by hyperactive AKT or YAP/TAZ, respectively. Although the regulation of these two pathways occurs in the same hepatocyte, the details of crosstalk between Hippo-YAP/TAZ and PTEN-AKT pathways in liver homeostasis and tumorigenesis still remain unclear. Here, we found that depletion of both PTEN and SAV1 in liver promotes spontaneous NAFLD and liver cancer through hyperactive AKT via YAP/TAZ-mediated up-regulation of IRS2 transcription. Conversely, NAFLD is rescued by both ablation of YAP/TAZ and activation of the Hippo pathway. Furthermore, human HCC patients with NAFLD showed strong correlation between YAP/TAZ and IRS2 or phospho-AKT expression. Finally, the inhibition of AKT by MK-2206 treatment attenuates NAFLD development and tumorigenesis. Our findings indicate that Hippo pathway interacts with AKT signaling during the intervention with IRS2 to prevent NAFLD and liver cancer.
Long, Zi-Wen;Wu, Jiang-Hong;Hong, Cai;Wang, Ya-Nong;Zhou, Ye
Molecules and Cells
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제41권6호
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pp.532-544
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2018
Gastrointestinal stromal tumours (GIST) are the most common mesenchymal tumors of the gastrointestinal (GI) tract. In order to investigate a new treatment fot GIST, we hypothesized the effect of miR-374b targeting PTEN gene-mediated PI3K/Akt signal transduction pathway on proliferation and apoptosis of human gastrointestinal stromal tumor (GIST) cells. We obtained GIST tissues and adjacent normal tissues from 143 patients with GIST to measure the levels of miR-374b, PTEN, PI3K, Akt, caspase9, Bax, MMP2, MMP9, ki67, PCNA, P53 and cyclinD1. Finally, cell viability, cell cycle and apoptosis were detected. According to the KFGG analysis of DEGs, PTEN was involved in a variety of signaling pathways and miRs were associated with cancer development. The results showed that MiR-374b was highly expressed, while PTEN was downregulated in the GIST tissues. The levels of miR-374b, PI3K, AKT and PTEN were related to tumor diameter and pathological stage. Additionally, miR-374b increased the mRNA and protein levels of PI3K, Akt, MMP2, MMP9, P53 and cyclinD1, suggesting that miR-374b activates PI3K/Akt signaling pathway in GIST-T1 cells. Moreover, MiR374b promoted cell viability, migration, invasion, and cell cycle entry, and inhibited apoptosis in GIST cells. Taken together, the results indicated that miR-374b promotes viability and inhibits apoptosis of human GIST cells by targeting PTEN gene through the PI3K/Akt signaling pathway. Thus, this study provides a new potential target for GIST treatment.
Kim, So Yeun;Yoo, Seung-Jun;Ronnett, Gabriele V;Kim, Eun-Kyoung;Moon, Cheil
Molecules and Cells
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제38권6호
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pp.535-539
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2015
Olfactory stimulation activates multiple signaling cascades in order to mediate activity-driven changes in gene expression that promote neuronal survival. To date, the mechanisms involved in activity-dependent olfactory neuronal survival have yet to be fully elucidated. In the current study, we observed that olfactory sensory stimulation, which caused neuronal activation, promoted activation of the phosphatidylinositol 3'-kinase (PI3K)/Akt pathway and the expression of Bcl-2, which were responsible for olfactory receptor neuron (ORN) survival. We demonstrated that Bcl-2 expression increased after odorant stimulation both in vivo and in vitro. We also showed that odorant stimulation activated Akt, and that Akt activation was completely blocked by incubation with both a PI3K inhibitor (LY294002) and Akt1 small interfering RNA. Moreover, blocking the PI3K/Akt pathway diminished the odorantinduced Bcl-2 expression, as well as the effects on odorant-induced ORN survival. A temporal difference was noted between the activation of Akt1 and the expression of Bcl-2 following odorant stimulation. Blocking the PI3K/Akt pathway did not affect ORN survival in the time range prior to the increase in Bcl-2 expression, implying that these two events, activation of the PI3K pathway and Bcl-2 induction, were tightly connected to promote post-translational ORN survival. Collectively, our results indicated that olfactory activity activated PI3K/Akt, induced Bcl-2, and promoted long term ORN survival as a result.
Melatonin has been reported to protect neurons from a variety of neurotoxicity. However, the underlying mechanism by which melatonin exerts its neuroprotective property has not yet been clearly understood. We previously demonstrated that melatonin protected kainic acid-induced neuronal cell death in mouse hippocampus, accompanied by sustained activation of Akt, a critical mediator of neuronal survival. To further elucidate the neuroprotective action of melatonin, we examined in the present study the causal mechanism how Akt signaling pathway is regulated by melatonin in a rat primary astrocyte culture model. Melatonin resulted in increased astrocytic Akt phosphorylation, which was significantly decreased with wortmannin, a specific inhibitor of PI3K, suggesting that activation of Akt by melatonin is mediated through the PI3K-Akt signaling pathway. Furthermore, increased Akt activation was also significantly decreased with luzindole, a non-selective melatonin receptor antagonist. As downstream signaling pathway of Akt activation, increased levels of CREB phoshorylation and GDNF expression were observed, which were also attenuated with wortmannin and luzindole. These results strongly suggest that melatonin exerts its neuroprotective property in astrocytes through the activation of plasma membrane receptors and then PI3K-Akt signaling pathway.
Akt 및 mTOR는 세포 생존에 필수적인 경로로 세포 성장과 증식 등에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 항암 및 항균 효과가 있는 것으로 알려진 개똥쑥(Artemisia annua L.)에 의한 HepG2 간암세포의 apoptosis 유도 효과를 확인하였다. 본 연구 결과에 의하면 개똥쑥 추출물의 처리 농도가 증가함에 따라 HepG2 세포의 생존율은 억제되었으며, 이는 apoptosis 유도 효과에 의한 것임을 세포의 형태적 변화와 flow cytometry를 통해 확인하였다. 그리고 mitopotential assay와 caspase-3/7 activity assay, western blotting으로 Bcl-2 family 단백질을 확인함으로써 apoptosis 경로 중 내인성 경로(intrinsic pathway)에 의해 apoptosis가 일어남을 알 수 있었다. 이러한 효과는 Akt/mTOR의 활성 저해와 연관이 있었으며 Akt/mTOR의 저해제인 LY294002/rapamycin을 개똥쑥 추출물과 병행처리하였을 경우 개똥쑥 추출물에 의한 apoptosis 효과를 더욱 증대시켰다. 따라서 Akt/mTOR의 저해는 개똥쑥 추출물의 apoptosis 효과를 상승시켰으며 이에 따라 미토콘드리아의 기능 손상과 caspase 활성의 증가를 통해 이루어짐을 확인하였다.
Kim, Yong;Kim, Han Gyung;Han, Sang Yun;Jeong, Deok;Yang, Woo Seok;Kim, Jung-Il;Kim, Ji Hye;Yi, Young-Su;Cho, Jae Youl
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제21권5호
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pp.547-554
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2017
Previous studies have demonstrated the role of hydroquinone (HQ), a hydroxylated benzene metabolite, in modulating various immune responses; however, its role in macrophage-mediated inflammatory responses is not fully understood. In this study, the role of HQ in inflammatory responses and the underlying molecular mechanism were explored in macrophages. HQ down-regulated the expression of interferon $(IFN)-{\beta}$ mRNA in LPS-stimulated RAW264.7 cells without any cytotoxicity and suppressed interferon regulatory factor (IRF)-3-mediated luciferase activity induced by TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-${\beta}$ (TRIF) and TANK-binding kinase 1 (TBK1). A mechanism study revealed that HQ inhibited IRF-3 phosphorylation induced by lipopolysaccharide (LPS), TRIF, and AKT by suppressing phosphorylation of AKT, an upstream kinase of the IRF-3 signaling pathway. IRF-3 phosphorylation is highly induced by wild-type AKT and poorly induced by an AKT mutant, AKT C310A, which is mutated at an inhibitory target site of HQ. We also showed that HQ inhibited IRF-3 phosphorylation by targeting all three AKT isoforms (AKT1, AKT2, and AKT3) in RAW264.7 cells and suppressed IRF-3-mediated luciferase activities induced by AKT in HEK293 cells. Taken together, these results strongly suggest that HQ inhibits the production of a type I IFN, $IFN-{\beta}$, by targeting AKTs in the IRF-3 signaling pathway during macrophage-mediated inflammation.
Although insulin-like growth factor-I (IGF-I) and androgen receptor (AR) are well known effectors of skeletal muscle, the molecular mechanism by which signaling pathways integrating AR and IGF-I in skeletal muscle cells has not been previously examined. In this study, the role of PI3K/Akt on IGF-I-induced gene expression and activation of AR in skeletal muscle cells was investigated. C2C12 cells were treated with IGF-I in the absence or presence of inhibitors of PI3K/Akt pathway (LY294002 and Wortmannin). Inhibition of the PI3K/Akt pathway with LY294002 or Wortmannin led to a significant decrease in IGF-I-induced AR phosphorylation and total AR protein expression. Furthermore, IGF-I-induced AR mRNA and skeletal ${\alpha}-actin$ mRNA were blocked by LY294002 or Wortmannin. Confocal images showed that IGF-I-induced AR translocation from cytosol to nucleus was inhibited significantly in response to treatment with LY294002 or Wortmannin. The present results suggest that modulating effect of IGF-I on AR gene expression and activation in C2C12 mouse skeletal muscle cells is mediated at least in part by the PI3K/Akt pathway.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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