• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권1호
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• pp.72-77
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• 2004

본 연구진은 토양미생물의 배양액으로부터 cyclin-dependent kinase 저해활성의 Toyocamycin을 분리하였으며 〔16〕, 화학적 전합성을 통하여 활성이 개선된 유도체인 신물질 MCS-5A를 합성하였다〔3〕. 이 MCS-5A를 이용한 항암 기전규명을 위한 연구를 통하여 , human promyelocytic leukemia cell(HL-60)에서 MCS-5A에 의해 cyclin-dependent kinase inhibitor p16$^{INK4A}$ 단백질의 발현증가가 암세포의 세포주기 억제와 동시에 HL-60 cell희 세포사멸을 유도하는 것을 확인하였다(data not shown). 그러나 HL-60 cell의 경우와는 달리 non small cell lung cancer cell(NSCLC)인 A549 cell(p16$^{INK4A}$ 결핍 세포주)에 MCS-5A를 처리할 경우에는 전혀 세포사멸이 유도되지 않았다. 따라서 MCS-5A에 의한 HL-60 cell에서의 세포사멸 유도는 발암억제 유전자인 P16$^{INK4A}$의 세포 내 발현 및 존재 여부에 의해 좌우되는 것으로 판단되었다. 이러한 배경에서 본 연구는 p16$^{INK4A}$.의 기존에 알려진 세포주기 억제를 유발하는 cyclin-dependent kinase inhibitor(CKI)로서의 역할 뿐 아니라, p16$^{INK4A}$ 유전자가 세포사멸을 유도할 수 있다는 새로운 기능을 규명하기 위하여 다음의 연구를 시도하였다. 즉 $p^{INK4A}$ 결핍 세포주인 A549(-p16/+p53)와 H1299(-pl6/-p53) 그리고 p16$^{INK4A}$ 함유 세포주인 HeLa(+p16/+p53)세포에 외부로부터 p16$^{INK4A}$ 유전자를 도입시켜, 각 세포주에서의 세포사멸 유도 여부를 비교하고자 하였다. 우선 wild-type p16$^{INK4A}$ 유전자를 가진 HeLa cell에서 총 RNA를 추출하여, 역전사 반응으로 cDNA를 만들고, PCR을 통해 p16$^{INK4A}$ 유전자를 증폭하였다. pcDNA3.1/His is A vector에 p16$^{INK4A}$ 유전자를 끼워 넣고 competent cell (XL1-Blue)에 형질 전환하여 cloning한 후, p16$^{INK4A}$ clone을 다량으로 추출하였다. 위에 언급한 각각의 cell line에 p16$^{INK4A}$유전자를 농도(0, 1, 5, 10$\mu\textrm{g}$)별로 transfection 시킨 후, p16 단백질을 일정 시간 동안(12시간) 발현시킨 뒤, TUNEL등의 분석을 통해 세포사멸이 유도되는지를 확인하였으며, 또한 Western blot 분석을 통하여 p16단백질과 세포사멸 유도 인자인 caspase 3의 발+현 양상을 확인하였다. 연구 결과, Western blot을 통해 transfection시킨 p16/INK4A/유전자의 농도에 따라 각각의 cell line에서 Pro-caspase 3의 감소함을 관찰할 수 있었고, TUNEL분석을 통해 A549및 HeLa cell에서 세포사멸이 유도됨을 확인할 수 있었다 특히 A549(-p16/+p53)와 HeLa cell(+p16/+p53)에서는 TUNEL 분석 및 Western blot을 통한 pro-caspase 3의 caspase 3로의 전환 등을 통해 세포사멸이 발생하였음을 확연하게 확인할 수 있었으나, 반면 H1299(-pl6/-p53) cell에서는 단지 Western blot을 통한 pro-caspase 3의 활성화만을 통해 간접적으로 세포사멸을 확인 할 수 있었다. 또한 p53이 결핍된 H1299(-pl6/-p53)세포주에서의 $^{INK4A}$ 에 의한 세포사멸 유도는 p53 비의존적으로 작용한다는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 발암억제 유전자인 $^{INK4A}$ 는 CKI로서의 기능뿐 아니라, 세포사별 유도와도 밀접하게 관련되어 있으며, 이 기능은 발암 억제 유전자인 p53과는 독립적으로 작용한다는 사실을 확인하였다. 세포사멸 유도 기전연구에서 $p16^{INK4A}$ 가 세포사멸을 유도하는 기전에 대해서는 아직 명확하게 밝혀진 바는 없으며, 현재 본 연구실에서 다양한 실험을 통해 연구가 진행 중이다.

• 생명과학회지
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• 제18권3호
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• pp.336-343
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• 2008

본 연구에서는 인체전립선 상피세포인 267B1 세포에서 HDAC 저해제인 TSA에 의한 증식억제가 apoptosis 유도에 의한 것임을 제시하였다. 이러한 TSA에 의한 267B1 세포의 apoptosis에는 c-IAP-1 및 c-IAP-2와 같은 IAP family의 발현감소가 동반되었으나 Bax 및 Bcl-2와 같은 Bcl-2 family의 발현에는 큰 변화가 없었다. 그리고 TSA에 의한 267Bl 세포의 apoptosis는 caspase의 활성에 의한 표적 단백질들의 분해와 연관성이 있었다. 또한 TSA에 의한 apoptosis 유도에서 $NF-{\kappa}B$의 활성이 증가된다는 것을 세포질에서 $NF-{\kappa}B$의 핵 내로의 이동에 따른 전사활성의 증가 현상에 의한 것임을 다양한 방법으로 제시하였다. 본 연구의 결과는 TSA와 같은 HDAC 저해제에 의한 apoptosis 유도에는 $NF-{\kappa}B$의 활성 증가가 동반될 수 있음을 보여주는 결과로서 HDAC 저해제의 항암활성에 대한 $NF-{\kappa}B$의 새로운 역할 가능성을 제시하여 주는 것으로서 이에 관한 추가적인 연구의 필요성을 제시하였다.

• Animal cells and systems
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• 제13권4호
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• pp.399-403
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• 2009

$p19^{ras}$ is an alternative splicing variant of the proto-oncogene c-H-ras pre-mRNA of $p21^{ras}$. In contrast to $p21^{ras}$, $p19^{ras}$ does not have a C-terminal CAAX motif that targets the plasma membrane and is localized to both the cytoplasm and nucleus. We found that $p19^{ras}$ activated the transcriptional activity of $p73{\beta}$ through protein-protein interactions in the nucleus. p73 is known to play an important role in cellular damage responses such as apoptosis. Although p73 is a structural and functional homologue of p53, p73-mediated apoptosis has not yet been clearly elucidated. In this study, we demonstrate that the interaction between $p19^{ras}$ and $p73{\beta}$ accelerated $p73{\beta}$-induced apoptosis through a caspase-3 dependent pathway. Treatment with DEVD-CHO, a caspase inhibitor, also strengthened $p73{\beta}$-mediated apoptosis through a caspase-3 dependent pathway. Furthermore, the enhanced transcriptional activity of endogenous $p73{\beta}$ by treatment with Taxol was amplified by $p19^{ras}$ overexpression, which markedly increased caspase-3 dependent apoptosis in the p53-null SAOS2 cancer cell line. Our findings indicate a functional linkage between $p19^{ras}$ and p73 in caspase-3 mediated apoptosis of cancer cells.

• 대한한방내과학회지
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• 제32권2호
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• pp.153-169
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• 2011

Objectives : This study was performed to investigate the anti-fibrogenic effect and the effect on cell growth and apoptosis in YJCGT, YJCGT YSO and YJCGT YSCO on thioacetamide-induced rat liver tissue and the immortalized human hepatic cell line LX2. Materials and Methods : LX2 cells were treated with various concentrations (0, 50, 150, 300 ug/ml) of YJCGT, Y+YSO, and Y+YSCO extract for 24, 48 and 72 hours. After the treatment, cell viability was measured by using MTT assay. Caspase inhibitor assay, and cell viability were determined by a colorimetric assay with PMS/MTS solution. Rat liver fibrosis was induced by intraperitoneal thioacetamide injection 150 mg/kg 3 times a week for 5 weeks. After the treatment, body weight, liver & spleen weights, liver function test, the complete blood cell count and the change of portal pressure were studied. After YJCGT, Y+YSO, and Y+YSCO treatment, percentages of collagen in thioacetamide-induced rat liver tissue were measured. Results : The viability of the LX2 cell decreased in a dose- and time-dependent manner. Exposure of LX2 cells to YJCGT, YJCGT+YSO and YJCGT+YSCO induced caspase-3 activation, but co-treatment of YJCGT, YJCGT+YSO and YJCGT+YSCO with the pan-caspase inhibitor Z-VAD-FMK, and the caspase-3 inhibitor Z-DEVE-FMK, blocked apoptosis. There was no difference in rat body weight between the thioacetamide only group and the YJCGT, YJCGT+YSO and YJCGT+YSCO groups. In the YJCGT, YJCGT YSO and YJCGT YSCO groups, the serum level of GPT significantly went down compared with the thioacetamide only group. In the YJCGT, Y+YSO, Y+YSCO groups, white blood cell elevated by thioacetamide injection decreased but RBC, Hgb, and Hct increased. In the Y+YSO group, the portal pressure elevated by thioacetamide injection significantly decreased. In the histological finding, thioacetamide injections caused severe fibrosis, but YJCGT, Y+YSO, and Y+YSCO treatment significantly reduced the amounts of hepatic collagens. Conclusions : YJCGT, Y+YSO, and Y+YSCO inhibit the growth of LX2 cells by inducing apoptosis through caspase activity. YJCGT, Y+YSO, and Y+YSCO have beneficial effects on the treatment of cirrhotic patients as well as patients with chronic hepatitis.

• 한국식품영양과학회지
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• 제37권6호
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• pp.714-720
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• 2008

본 연구에서는 동충하초(C. militaris)의 항암작용 기전 해석을 위하여 Hep3B 간암세포의 apoptosis 유발에 미치는 동충하초 열수추출물(WECM)의 영향을 조사하였으며, apoptosis 조절에 중요한 몇 가지 유전자들의 발현 및 활성 변화를 조사하였다. AECM 처리에 의한 Hep3B 세포의 증식억제는 형태적 변형을 동반한 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 DAPI 염색을 통한 apoptotic body 출현의 증가 및 flow cytometry 분석에 의한 sub-G1 기에 속하는 세포 빈도의 증가로 확인하였다. AECM 처리에 의한 apopotosis 유도에서 Bcl-2 family에 속하는 몇 가지 유전자들의 발현은 큰 변화가 없었으나, caspase-3 및 -8의 활성이 매우 높게 증가 되었으며 이는 PARP 및 ${\beta}$-catenin 단백질의 분해와 연관성이 있었다. 또한 caspase-3 선택적 저해제인 z-DEVD-fmk로 caspase-3의 활성을 인위적으로 차단시켰을 경우, AECM에 의한 apoptois 유도 현상이 유의적으로 감소되어 AECM에 의한 Hep3B 세포의 apoptosis 유발에 caspase-3이 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과만으로 동충하초에 의한 간암세포의 증식억제 기전을 명확하게 제시할 수는 없으나, 이상의 결과들은 동충하초의 생화학적 항암기전 해석을 이해하는데 중요한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제38권2호
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• pp.82-86
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• 2006

Leukemia arises in hematopoietic progenitor cells and is characterized by impaired or blocked differentiation, uncontrolled proliferation and resistance to apoptosis. Molecular mechanisms underlying cellular functions by $As_2O_3$, however, have been poorly investigated. The consensus of several reports is that $As_2O_3$ induces apoptosis in leukemia cells by activating genes for apoptosis. The present study aimed to investigate the effects of $As_2O_3$ on the cell cycle and its morphological change and a relationship between the caspase-3 and $As_2O_3$-induced apoptosis. Caspase-3 is involved in $As_2O_3$-induced apoptosis in K562 cells. In this study, to address whether $As_2O_3$-induced apoptosis is mediated by caspase-3 activity, the same samples were probed with a specific antibody. The pretreatment of $25{\mu}M$ Z-VAD-fmk, a specific inhibitor of caspase, decreased $As_2O_3$-induced cytotoxicity. And $As_2O_3$ significantly increased the percentages of the cells accumulated in the G2/M phase of the cell cycle in a time- and dose-dependent manner. Chromatin condensational changes were observed with Hoechst 33258 staining after treatment of $As_2O_3$. It was shown that $As_2O_3$-induced apoptosis is controlled through caspase-3 activation. These results may provide a useful rationale for CML treatment.

• 생명과학회지
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• 제25권9호
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• pp.984-992
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• 2015

혈근초(Sanguinaria canadensis)에서 처음 분리된 sanguinarine은 항산화, 항암 및 면역 증강 등의 효능이 있는 것으로 알려진 alkaloid 계열 물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 인체간암 HepG2 세포를 대상으로 sanguinarine의 apoptosis 유도 효능 및 관련 기전 해석을 시도하였다. 본 연구의 결과에 의하면 sanguinarine은 HepG2 간암세포의 증식을 처리 농도 의존적으로 억제하였으며, 이는 apoptosis 유도와 연관성이 있었다. Sanguinarine에 의한 apoptosis 유도에는 Fas 및 Bax의 발현 증가, 미토콘드리아에서 세포질로의 cytochrome c 유리 및 MMPl (Δψm)의 소실을 동반하였다. Sanguinarine은 intrinsic 및 extrinsic apoptosis pathway의 활성에 관여하는 initiator caspase인 caspase-9와 -8의 활성과 effector caspase인 caspase-3의 활성 및 PARP 단백질의 단편화를 유발하였다. Sanguinarine은 또한 ROS의 생성을 촉진시켰으며, N-acetylcysteine 처리에 의한 ROS의 생성을 차단하였을 경우, sanguinarine에 의한 apoptosis 효능이 완벽하게 차단되었다. 아울러 sanguinarine은 Akt의 인산화를 억제한 반면, MAPKs의 인산화를 촉진시켰으며, 특히 PI3K와 ERK의 선택적 억제제는 sanguinarine에 의한 HepG2 간암세포의 증식을 더욱 억제시켰다. 따라서 sanguinarine에 의한 HepG2 간암세포의 apoptosis 유발에는 ROS 생성 의존적인 intrinsic 및 extrinsic signaling pathway가 동시에 활성화되며, PI3K/Akt 및 ERK 신호계가 관여함을 알 수 있었다.

• 대한한방내과학회지
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• 제32권4호
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• pp.565-583
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• 2011

Objectives : This study investigated the biochemical mechanisms of anti-proliferative and pro-apoptotic effects of the water extract of Dan-Seon-Tang (DST) in human leukemia U937 cells. Methods : U937 cells were exposed to DST and growth inhibition was measured by MTT assay. Results : Exposure of U937 cells to DST resulted in the growth inhibition in a concentration-dependent manner. This inhibitory effect was associated with morphological changes and apoptotic cell death such as formation of apoptotic bodies, increased populations of apoptotic-sub G1 phase and induction of DNA fragmentation. The induction of apoptotic cell death in U937 cells by DST was associated with up-regulation of death receptor 4 (DR4) and down-regulation of Bid, surviving and cellular inhibition of apoptosis protein-2 (cIAP-2) expression. DST treatment also induced the proteolytic activation of caspase-3, caspase-8 and caspase-9, and a concomitant degradation of caspase-3 substrate proteins such as poly (ADP-ribose) polymerase (PARP), phospholipase (PLC)-${\gamma}1$, ${\beta}$-catenin and DNA fragmentation factor 45/inhibotor of caspase activated DNAse (DFF45/ICAD). Furthermore, apoptotic cell death by DST was significantly inhibited by caspase-3 specific inhibitor z-DEVD-fmk, demonstrating the important role of caspase-3. Conclusions : These findings suggest that herb prescription DST may be a potential chemotherapeutic agent for the control of human leukemia U937 cells; further study is needed to identify the active compounds.

• Molecules and Cells
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• 제39권2호
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• pp.119-128
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• 2016

Angelica polymorpha Maxim root extract (APRE) is a popular herbal medicine used for treating stomachache, abdominal pain, stomach ulcers, and rheumatism; however the effect of APRE on cancer cells has not yet been explored. Here, we examined APRE cytotoxicity seen on target neuroblastoma cells (NB) using cell viability assays, DAPI visualization of fragmented DNA, and Western blotting analysis of candidate signaling pathways involved in proliferation and apoptosis. We demonstrated that APRE reduced cell viability in NB to a greater extent than in fibroblast cells. In addition, we found that APRE could inhibit the three classes of MAPK proteins and could also down-regulate the PI3K/AKT/GSK-$3{\beta}$ activity all being relevant for proliferation and survival. APRE could also up-regulate Bax expression and down-regulate Bcl-2 and Mcl-1. With APRE treatment, depolarization of mitochondria membrane potential and activation of caspase-3 was demonstrated in the SH-SY5Y cells. We could not found increased activity of death receptor and caspase-8 as markers of the extrinsic apoptosis pathway for the APRE treated cells. In presence of a caspase-3 siRNA and a pan-caspase inhibitor, APRE could not reduce the viability of NB cells to a significant degree. So we predicted that with APRE, the intrinsic pathway was solely responsible for inducing apoptosis as we also showed that the non-caspase autophagy pathway or ER stress-ROS mediated pathways were not involved. These findings demonstrate that an intrinsic mitochondria-mediated apoptosis pathway mediates the apoptotic effects of APRE on SH-SY5Y cells, and that APRE shows promise as a novel agent for neuroblastoma therapy.

• 생명과학회지
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• 제23권4호
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• pp.518-528
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• 2013

꿀풀과(Labiatae)에 속하는 황금(黃芩, S. baicalensis)은 한국, 중국, 몽골 및 시베리아 동부 등지에 분포하는 여러해살이 초본식물로서 예로부터 민간처방 약재로 사용되었으며, 한방에서는 뿌리 말린 것을 이질, 발열 및 황달의 치료제로 사용되고 있다. 또한 최근 연구에 따르면 황금 추출물은 항염증, 항당뇨, 항균, 항알레르기, 항바이러스, 항고혈압, 항산화 및 항암 효능을 가지는 것으로 알려져 있으나 신세포암에서의 항암효능 및 분자생물학적 기전에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 인체 신세포암 Caki-1 세포에서 황금 에탄올 추출물(ethanol extract of S. baicalensis, EESB)이 유발하는 항암효과 및 항암기전을 조사하였다. 본 연구의 결과에 의하면 EESB 처리에 의한 Caki-1 세포의 증식억제는 apoptosis 유발과 밀접한 연관이 있었으며, 이는 DR4 Fas ligand 및 Bax 단백질의 발현 증가와 Bid, XIAP 및 cIAP-1의 발현 억제와 관련이 있었다. EESB는 또한 미토콘드리아의 기능 손상과 caspase-3의 기질단백질인 PARP, ${\beta}$-catenin 및 $PLC{\gamma}$-1 단백질의 단편화를 유발하였다. 그러나 EESB 처리에 의하여 유발되었던 apoptosis가 pan-caspases inhibitor인 z-VED-fmk를 이용하여 caspases의 활성을 억제하였을 경우 현저하게 감소되어, EESB에 의한 apoptosis 과정에 caspase의 활성 증대가 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 황금의 항암작용을 이해하는데 중요한 자료가 될 것이고 나아가 향후 수행될 추가 실험을 위한 기초 자료로서 그 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.