• Molecules and Cells
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• 제38권2호
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• pp.145-150
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• 2015

Continuous intra- and extracellular stresses induce disorder of $Ca^{2+}$ homeostasis and accumulation of unfolded protein in the endoplasmic reticulum (ER), which results in ER stress. Severe long-term ER stress triggers apoptosis signaling pathways, resulting in cell death. Neural epidermal growth factor-like like protein 2 (NELL2) has been reported to be important in protection of cells from cell death-inducing environments. In this study, we investigated the cytoprotective effect of NELL2 in the context of ER stress induced by thapsigargin, a strong ER stress inducer, in Cos7 cells. Overexpression of NELL2 prevented ER stress-mediated apoptosis by decreasing expression of ER stress-induced C/EBP homologous protein (CHOP) and increasing ER chaperones. In this context, expression of anti-apoptotic Bcl-xL was increased by NELL2, whereas NELL2 decreased expression of pro-apoptotic proteins, such as cleaved caspases 3 and 7. This anti-apoptotic effect of NELL2 is likely mediated by extracellular signal-regulated kinase (ERK) signaling, because its inhibitor, U0126, inhibited effects of NELL2 on the expression of anti- and pro-apoptotic proteins and on the protection from ER stress-induced cell death.

• Journal of Ginseng Research
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• 제41권1호
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• pp.23-30
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• 2017

Background: Ginsenoside Rg1 is a class of steroid glycoside and triterpene saponin in Panax ginseng. Many studies suggest that Rg1 suppresses adipocyte differentiation in 3T3-L1. However, the detail molecular mechanism of Rg1 on adipogenesis in 3T3-L1 is still not fully understood. Methods: 3T3-L1 preadipocyte was used to evaluate the effect of Rg1 on adipocyte development in the differentiation in a stage-dependent manner in vitro. Oil Red O staining and Nile red staining were conducted to measure intracellular lipid accumulation and superoxide production, respectively. We analyzed the protein expression using Western blot in vitro. The zebrafish model was used to investigate whether Rg1 suppresses the early stage of fat accumulation in vivo. Results: Rg1 decreased lipid accumulation in early-stage differentiation of 3T3-L1 compared with intermediate and later stages of adipocyte differentiation. Rg1 dramatically increased CAAT/enhancer binding protein (C/EBP) homologous protein-10 (CHOP10) and subsequently reduced the $C/EBP{\beta}$ transcriptional activity that prohibited the initiation of adipogenic marker expression as well as triglyceride synthase. Rg1 decreased the expression of extracellular signal-regulated kinase 1/2 and glycogen synthase kinase $3{\beta}$, which are also essential for stimulating the expression of $CEBP{\beta}$. Rg1 also reduced reactive oxygen species production because of the downregulated protein level of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate hydrogen (NADPH) oxidase 4 (NOX4). While Rg1 increased the endogenous antioxidant enzymes, it also dramatically decreased the accumulation of lipid and triglyceride in high fat diet-induced obese zebrafish. Conclusion: We demonstrated that Rg1 suppresses early-stage differentiation via the activation of CHOP10 and attenuates fat accumulation in vivo. These results indicate that Rg1 might have the potential to reduce body fat accumulation in the early stage of obesity.

• 생명과학회지
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• 제19권11호
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• pp.1637-1643
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• 2009

천연생약 자초의 한 성분인 shikonin은 항염증, 항암 및 항비만 등 다양한 분야에 효과를 보여왔다. 이번 연구에서는 shikonin이유도하는 adipogenesis억제 과정에 어떤 인자들이 작용하는지 살펴보았다. Shikonin의 효과에 대한 분자적 메커니즘을 규명하기 위해, real-time PCR을 이용하여 C/EBPs, $PPAR{\gamma}$를 포함한 다양한 adipogenesis 인자들의 mRNA 발현량을 분석하였다. 그 결과, 초기 분화의 주요 조절자인 C/$EBP{\beta}$와 C/$EPB{\delta}$는 shikonin에 의해 거의 변화가 없었으나, 후기 분화의 주요 조절자인 $PPAR{\gamma}$와 C/$EPB{\alpha}$의 mRNA 발현은 유의하게 감소하였다. Shikonin에 의한 adipogenesis억제의 메커니즘을 좀 더 자세히 밝히기 위해 adipogenesis과정의 상위 단계에 위치한 조절자들의 mRNA 발현을 분석하였다. C/$EBP{\beta}$의 상위 조절자인 C/$EBP{\gamma}$, CHOP은 shikonin에 의해 영향을 받지 않았으나, KROX20의 경우 유의하게 감소하였다. 이러한 결과는 Pro-adipogenic 인자인 KROX20의 감소가 C/$EBP{\beta}$에 영향을 주기 보다는 C/$EBP{\beta}$와 독립적으로 그 하위의 인자들에게 영향을 줄 수 있음을 제시한다. $PPAR{\gamma}$의 상위 조절자로 알려져 있는 KLF 들 중에서 pro-adipogenic 인자인 KLF15의 mRNA 발현은 shikonin에 의해 급격히 감소하였으나 anti-adipogenic 인자인 KLF2는 shikonin에 의한 변화가 거의 없었다. 또 다른 pro-adipogenic 인자인 KLF5의 경우, 주로 작용하는 초기 분화에서는 shikonin에 의해 거의 변화가 없었지만, 후기 분화에서는 조금 증가하였다. 이러한 후기 분화에서의 KLF5의 변화는 KLF15에 비해 전체 분화에 크게 영향을 주지 못하는 것 같다. 결론적으로, shikonin은 pro-adipogenic 인자인, KROX20과 KLF15의 조절을 통해 $PPAR{\gamma}$ 및 C/$EPB{\alpha}$의 mRNA 발현을 억제함으로써 지방 세포의 분화를 저해한다고 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제26권4호
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• pp.490-495
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• 2016

Brefeldin A (BFA)는 Eupenicillium brefeldianum에서 분리한 lactone계열의 항생제이며 ER에서 Golgi로 단백질 이송/전달을 억제히는 기능이 있다. 따라서 BFA를 세포에 처리 시 Golgi 기능 장애와 ER에서 단백질의 폴딩/조립의 문제로 인하여 ER에 기능 장애가 발생하는데 이를 소포체 스트레스(ER stress)라고 한다. 본 연구에서는 정상 astrocyte 세포와 C6 glioma 세포에서의 BFA처리에 따라 ER stress marker 단백질인 CHOP 발현 차이를 확인하였다. BFA 처리 시 CHOP 발현이 정상 astrocyte 세포에서 C6 glioma 세포에 비해 현저히 낮은 발현을 확인하였다. 하지만 CHOP mRNA 발현에서는 astrocyte 세포에서 발현 됨을 RT-PCR로 확인하였다. C6 glioma 세포와 비교하여 astrocyte 세포에서 BFA유도의 CHOP 단백질 발현이 낮은 원인은 proteasome 활성이 높음으로 기인됨을 proteasome inhibitor 실험과 proteasome 활성 측정을 통하여 확인하였다.

• Toxicological Research
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• 제24권2호
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• pp.129-135
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• 2008

The results of recent studies indicate that high levels of free fatty acids(FFAs) and adipokines may be the main causes of non-alcoholic liver disease; however, the molecular mechanism that links FFAs to lipotoxicity remains unclear. In the present study, we treated HepG2 cells with FFA(either palmitate or oleate) to investigate the mechanisms involved in lipotoxicity in the liver cells. We also treated cells with palmitate in the presence of a chemical chaperone, 4-phenylbutyric acid(PBA), to confirm the involvement of ER stress in lipotoxicity. Palmitate significantly induced cytotoxicity in dose- and time-dependent manners. Apoptosis was also significantly induced by palmitate as measured by caspase-3 activity and DAPI staining. Palmitate led to increased expressions of the spliced form of X-box-protein(Xbp)-1 mRNA and C/EBP homologous transcription factor(CHOP) protein, suggesting activation of the unfolded-protein response. PBA co-incubation significantly attenuated apoptosis induced by palmitate. The above data demonstrate that high levels of palmitate induce apoptosis via the mediation of ER stress in the liver cells and that chemical chaperones act to modulate ER stress and accompanying apoptosis.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제30권3호
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• pp.265-273
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• 2022

Resistance to chemotherapeutic drugs is a significant problem in the treatment of colorectal cancer, resulting in low response rates and decreased survival. Recent studies have shown that shikonin, a naphthoquinone derivative, promotes apoptosis in colon cancer cells and cisplatin-resistant ovarian cells, raising the possibility that this compound may be effective in drug-resistant colorectal cancer. The aim of this study was to characterize the molecular mechanisms underpinning shikonin-induced apoptosis, with a focus on endoplasmic reticulum (ER) stress, in a 5-fluorouracil-resistant colorectal cancer cell line, SNU-C5/5-FUR. Our results showed that shikonin significantly increased the proportion of sub-G₁ cells and DNA fragmentation and that shikonin-induced apoptosis is mediated by mitochondrial Ca²⁺ accumulation. Shikonin treatment also increased the expression of ER-related proteins, such as glucose regulatory protein 78 (GRP78), phospho-protein kinase RNA-like ER kinase (PERK), phospho-eukaryotic initiation factor 2 (eIF2α), phospho-phosphoinositol-requiring protein-1 (IRE1), spliced X-box-binding protein-1 (XBP-1), cleaved caspase-12, and C/EBP-homologous protein (CHOP). In addition, siRNA-mediated knockdown of CHOP attenuated shikonin-induced apoptosis, as did the ER stress inhibitor TUDCA. These data suggest that ER stress is a key factor mediating the cytotoxic effect of shikonin in SNU-C5/5-FUR cells. Our findings provide an evidence for a mechanism in which ER stress leads to apoptosis in shikonin-treated SNU-C5/5-FUR cells. Our study provides evidence to support further investigations on shikonin as a therapeutic option for 5-fluorouracil-resistant colorectal cancer.

• 생명과학회지
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• 제20권5호
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• pp.729-735
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• 2010

본 연구의 목적은 생약복합제제인 SH21B의 adipogenesis 억제 효능에 대한 상세한 분자적 메커니즘을 3T3-L1 지방세포를 이용하여 밝히는 데 있다. 실험에 사용된 SH21B는 7가지 생약성 천연물질인, 황금, 행인, 마황, 석창포, 포황, 원지 및 하엽으로 이루어졌다. 최근, 본 연구진에 의해 3T3-L1을 이용한 in vitro 연구와 마우스를 이용한 in vivo 연구에서 SH21B의 adipogenesis 억제효능이 밝혀진 바 있다. 본 연구에서는 3T3-L1 지방세포가 분화될 때 작용하는 다양한 지방세포형성 조절자들의 유전자 발현이 SH21B에 의해 어떻게 변하는지 살펴보고자 하였다. 실시간중합효소반응(real time PCR) 기술을 이용하여 SH21B를 처리한 지방세포와 그렇지 않은 지방세포를 비교한 결과, 최종마커인 ADIPOQ와 SLC2A4의 유전자 발현이 SH21B에 의해 급격하게 감소함을 알 수 있었다. 최종마커의 발현을 유도하는 핵심전사인자인 $PPAR{\gamma}$와 C/$EBP{\alpha}$의 유전자 발현 역시 SH21B의 처리 시 유의하게 억제되었다. 좀 더 상세한 분자적 메커니즘을 규명하기 위해, 핵심전사인자의 상위에 위치한 다양한 조절자들의 유전자 발현을 분석하였다. 그 결과, 여러 지방세포형성 유도조절자 중, Krox20과 KLF15의 유전자 발현이 SH21B 처리에 의해 유의하게 감소된 반면, C/$EBP{\beta}$와 KLF5의 유전자 발현은 SH21B 처리에 영향을 받지 않았다. 그리고 지방세포형성 억제조절자인 KLF2와 CHOP의 유전자 발현은 SH21B 처리에 의해 유의하게 증가되었다. 이러한 결과들은 SH21B의 지방세포형성 억제효능이 지방세포의 분화에 작용하는 다양한 상위조절자 중 지방세포형성 유도조절자인 Krox20과 KLF15 그리고 지방세포형성 억제조절자인 KLF2와 CHOP 등의 유전자 발현이 변화되면서 일어나는 복합적인 반응의 결과임을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제19권12호
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• pp.1802-1807
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• 2009

Platycodi radix의 주요 성분으로 항염증, 항고지혈 및 항종양 등 다양한 약리적 기능을 가지는 platycodin D는 최근 비만 및 지방세포형성(adipogenesis)을 억제하는 효과를 가진다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 adipogenesis의 상위단계에 위치한 다양한 pro-adipogenic regulators와 anti-adipogenic regulators의 발현이 platycodin D에 의해 어떻게 변화되는지 분석하였다. Real-time PCR을 이용한 mRNA 발현의 정량적 분석에서 adipogenesis의 marker라 불리는 ADIPOQ와 GLUT4의 mRNA 발현은 platycodin D의 처리에 의해 유의적으로 감소되었다. 또한 terminal marker의 발현을 조절하는 PPAR$\gamma$와 C/EPB$\alpha$의 mRNA 발현 역시 platycodin D에 의해 유의하게 억제되었다. Platycodin D의 지방세포 억제 효과에 대한 상세한 분자적 메커니즘을 규명하기 위해, PPAR$\gamma$와 C/EPB$\alpha$의 상위 조절자들의 mRNA 발현 변화를 분석하였다. Pro-adipogenic regulators에 대한 platycodin D의 효과를 분석한 결과, C/EBP$\beta$와 C/EPB$\delta$의 mRNA 발현은 platycodin D에 의해 변화가 없었던 반면, KROX20과 KLF15의 mRNA 발현은 각각 초기 분화(2일)와 후기 분화(4일)에서 platycodin D에 의해 유의한 감소를 보였다. 또한, 대표적인 anti-adipogenic regulators인 CHOP의 mRNA 발현은 초기분화에서 platycodin D에 의해 유의하게 증가한 반면, 또 다른 anti-adipogenic regulators인 C/EBP$\gamma$의 mRNA 발현은 platycodin D에 의해 영향을 받지 않았다. 따라서 adipogenesis 과정에서 platycodin D는 pro-adipogenic regulators인 KROX20, KLF15와 anti-adipogenic regulator인 CHOP의 mRNA 발현에 영향을 주어 PPAR$\gamma$와 C/EPB$\alpha$를 조절하는 것으로 보여진다. 결론적으로, platycodin D에 의한 adipogenesis 억제 효과는 KROX20, KLF15 등의pro-adipogenic regulator와 CHOP 등의 anti-adipogenic regulator의 상호작용을 통해 나타나는 결과라 사료된다.

• Animal Bioscience
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• 제34권6호
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• pp.1006-1013
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• 2021

Objective: Cells have increased susceptibility to activation of apoptosis when suffering heat stress (HS). An effective supplementation strategy to mimic heat-induced apoptosis of bovine mammary epithelial cells (MECs) is necessary to maintain optimal milk production. This study aimed to investigate possible protective effects of the anti-apoptotic activity of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) against HS-induced damage of bovine MECs. Methods: Bovine MECs were pretreated with or without 5-ALA at concentrations of 10, 100, and 500 µM for 24 h followed by HS (42.5℃ for 24 h and 48 h). Cell viability was measured with 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assays. Real-time quantitative polymerase chain reaction and Western blotting were used to explore the regulation of genes associated with apoptosis, oxidative stress, and endoplasmic reticulum (ER) stress genes. Results: We found that 5-ALA induces cytoprotection via inhibition of apoptosis markers after HS-induced damage. Pretreatment of bovine MECs with 5-ALA resulted in dramatic upregulation of mRNA for nuclear factor erythroid-derived 2-like factor 2, heme oxygenase-1, and NAD(P)H quinone oxidoreductase 1, all of which are antioxidant stress genes. Moreover, 5-ALA pretreatment significantly suppressed HS-induced ER stress-associated markers, glucose-regulated protein 78, and C/EBP homologous protein expression levels. Conclusion: 5-ALA can ameliorate the ER stress in heat stressed bovine MEC via enhancing the expression of antioxidant gene.

• Nutrition Research and Practice
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• 제12권6호
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• pp.494-502
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• 2018

BACKGROUND/OBJECTIVES: Reducing the number of adipocytes by inducing apoptosis of mature adipocytes as well as suppressing differentiation of preadipocytes plays an important role in preventing obesity. This study examines the anti-adipogenic and pro-apoptotic effect of red pepper seed water extract (RPS) prepared at $4^{\circ}C$ (RPS4) in 3T3-L1 cells. MATERIALS/METHODS: Effect of RPS4 or its fractions on lipid accumulation was determined in 3T3-L1 cells using oil red O (ORO) staining. The expressions of AMP-activated protein kinase (AMPK) and adipogenic associated proteins [peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ ($PPAR-{\gamma}$), CCAAT/enhancer-binding proteins ${\alpha}$ (C/EBP ${\alpha}$), sterol regulatory element binding protein-1c (SREBP-1c), fatty acid synthase (FAS), and acetyl-CoA carboxylase (ACC)] were measured in 3T3-L1 cells treated with RPS4. Apoptosis and the expression of Akt and Bcl-2 family proteins [B-cell lymphoma 2 (Bcl-2), Bcl-2-associated death promoter (Bad), Bcl-2 like protein 4 (Bax), Bal-2 homologous antagonist/killer (Bak)] were measured in mature 3T3-L1 cells treated with RPS4. RESULTS: Treatment of RPS4 ($0-75{\mu}g/mL$) or its fractions ($0-50{\mu}g/mL$) for 24 h did not have an apparent cytotoxicity on pre and mature 3T3-L1 cells. RPS4 significantly suppressed differentiation and cellular lipid accumulation by increasing the phosphorylation of AMPK and reducing the expression of $PPAR-{\gamma}$, C/EBP ${\alpha}$, SREBP-1c, FAS, and ACC. In addition, all fractions except ethyl acetate fraction significantly suppressed cellular lipid accumulation. RPS4 induced the apoptosis of mature adipocytes by hypophosphorylating Akt, increasing the expression of the pro-apoptotic proteins, Bak, Bax, and Bad, and reducing the expression of the anti-apoptotic proteins, Bcl-2 and p-Bad. CONCLUSIONS: These finding suggest that RPS4 can reduce the numbers as well as the size of adipocytes and might useful for preventing and treating obesity.