Terpinen-4-ol is a terpene found in the rhizome of Plai (Zingiber montanum (Koenig) Link ex Dietr.). In this study apoptogenic activity and mechanisms of cell death induced by terpinen-4-ol were investigated in the human leukemic MOLT-4 cell line. Terpinen-4-ol exhibited cytotoxicity in MOLT-4 cells, with characteristic morphological features of apoptosis by Wright's staining. The mode of cell death was confirmed to be apoptosis by flow cytometric analysis after staining with annexin V-FITC and propidium iodide. A sub-G1 peak in DNA histograms of cell cycle assays was observed. Terpinen-4-ol induced-MOLT-4 cell apoptosis mediated through an intrinsic pathway involving the loss of mitochondrial transmembrane potential (MTP) and release of cytochrome c into the cytosol. In addition, terpinen-4-ol also induced apoptosis via an extrinsic pathway by caspase-8 activation resulting in the cleavage of cytosolic Bid. Truncated-Bid (tBid) translocated to mitochondria and activated the mitochondrial pathway in conjunction with down-regulation of Bcl-2 protein expression. Caspase-3 activity also increased. In conclusion, terpinen-4-ol can induce human leukemic MOLT-4 cell apoptosis via both intrinsic and extrinsic pathways.
Kadirareddy, Rashmi Holur;GhantaVemuri, Sujana;Palempalli, Uma Maheswari Devi
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.17
no.7
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pp.3395-3403
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2016
Conjugated linoleic acid, a functional lipid, produced from Lactobacillus plantarum (LP-CLA), has been demonstrated to possess apoptotic activity. The anti-proliferative and apoptotic potential of LP-CLA was here evaluated in vitro using the MDA-MB-231 human breast cancer cell line as a model system. Proliferation of MDA-MB-231 cells was inhibited with increasing concentrations of LP-CLA with altered morphological features like cell detachment, rounding of cells and oligonucleosomal fragmentation of DNA. Flow cytometry confirmed the apoptotic potential of LP-CLA by ANNEXIN V/PI double staining. Furthermore, outcome results indicated that the apoptosis was mediated by downregulation of the NF-${\kappa}B$ pathway which in turn acted through proteasome degradation of $I{\kappa}B{\alpha}$, inhibition of p65 nuclear translocation, release of cytochrome-C from mitochondria and finally overexpression of Bax protein. Thus, conjugated linoleic acid, a natural product derived from probiotics, could therefore be a possible potential chemotherapeutic agent due to its apoptotic activity against estrogen receptor negative breast cancer cells.
The present study elucidated the effect of $\beta$-carbolines (harmaline and harmalol) on brain mitochondlial dysfunction caused by the tyrosinase-induced oxidation of dopamine. Harmaline, harmalol and antioxidant enzymes (SOD and catalase) attenuated the dopamine-induced alteration of membrane potential, cytochrome c release and thiol oxidation in mitochondria. In contrast, antioxidant enzymes failed to reverse mitochondrial dysfunction induced by dopmnine plus tyrosinase. $\beta$-Carbolines decreased the damaging effect of dopamine plus tyrosinase against mitochondria, except no effect of harmalol on thiol oxidation. Antioxidant enzymes decreased the melanin formation from dopamine in the reaction mixture containing mitochondria but did not reduce the formation of dopamine quinone caused by tyrosinase. Both harmalol and harmaline inhibited the formation of reactive quinone and melanin. Harmalol being more effective for quinone formation and vise versa. The results indicate that compared to MAO-induced dopamine oxidation, the toxic effect of dopamine in the presence of tyrosinase against mitochondria may be accomplished by the dopamine quinone and toxic substances other than reactive oxygen species. $\beta$-Carbolines may decrease the dopamine plus tyrosinase-induced brain mitochondrial dysfunction by inhibition of the formation of reactive quinone and the change in membrane permeability.
Drug-induced parkinsonism has been associated with an increased risk for Parkinson's disease. Antipsychotic drugs have long been known to cause parkinsonian symptoms. However, it remains unclear whether antipsychotics can directly damage the nigrostriatal pathway. In the present study, we investigated the toxicity mechanism of two typical antipsychotics, perphenazine and trifluoperazine, in a human dopaminergic cell line, SH-SY5Y. Perphenazine and trifluoperazine induced mitochondrial damage as evidenced by fragmentation of mitochondria, activation of Bax, cytochrome c release and a decrease in cellular ATP level. In addition, activation of caspase-3 and apoptotic nuclei were observed following the drug treatment. However, pan-caspase inhibitor did not suppress the cell death induced by the antipsychotics, suggesting that the initiated apoptosis was possibly shifted to necrosis upon caspase inhibition. Damaged mitochondria may have induced oxidative stress since the drug-induced cell death was partially suppressed by an antioxidant. Taken together, our results suggest that perphenazine and trifluoperazine can induce apoptotic cell death in a dopaminergic cell line via mitochondrial damage accompanied by oxidative stress.
Kim, Hyun-Lim;Ra, Hana;Kim, Ki-Ryeong;Lee, Jeong-Min;Im, Hana;Kim, Yang-Hee
Molecules and Cells
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v.38
no.4
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pp.312-317
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2015
Depletion of intracellular zinc by N,N,N,N-tetrakis(2-pyridylmethyl) ethylenediamine (TPEN) induces p53-mediated protein synthesis-dependent apoptosis of mouse cortical neurons. Here, we examined the requirement for poly(ADP-ribose) polymerase (PARP)-1 as an upstream regulator of p53 in zinc depletion-induced neuronal apoptosis. First, we found that chemical inhibition or genetic deletion of PARP-1 markedly attenuated TPEN-induced apoptosis of cultured mouse cortical neurons. Poly(ADP-ribosyl)ation of p53 occurred starting 1 h after TPEN treatment. Suggesting the critical role of PARP-1, the TPEN-induced increase of stability and activity of p53 as well as poly(ADP-ribosyl)ation of p53 was almost completely blocked by PARP inhibition. Consistent with this, the induction of downstream pro-apoptotic proteins PUMA and NOXA was noticeably reduced by chemical inhibitors or genetic deletion of PARP-1. TPEN-induced cytochrome C release into the cytosol and caspase-3 activation were also blocked by inhibition of PARP-1. Taken together, these findings indicate that PARP-1 is essential for TPEN-induced neuronal apoptosis.
Although there are many potential cytotoxic molecules released from bacteria, the role of these molecules on the apoptosis of various cancer cells is not well understood. Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) is a Gram-negative, aerobic and rod-shaped bacterium, and has a number of virulence factors. To understand the cytotoxic effect of bacterial extracts on the colorectal cancer cell line, HCT 116 cells, we examined alteration of the cell viability, proliferation, cell cycle and apoptosis of HCT 116 cells after treatment with extract of P. aeruginosa (PaE). These cytotoxicity of PaE occurred in a time- and a dose-dependent manners. In addition, PaE arrested the cell cycle of HCT 116 cell in a time-dependent manner. PaE inhibited the protein levels of Bcl-2 and induced the release of cytochrome c from mitochondria of HCT 116 cells. The decrease of procaspase-3 was induced by the treatment of PaE. These results indicate that PaE has a cytotoxicity in HCT 116 cells via the induction of apoptosis associated with mitochondrial pathway. Therefore, PaE may used as the potential target for the treatment of colorectal cancer.
Kim, Ji Ae;Kim, Jin Chul;Min, Jung Sun;Kang, Inho;Oh, Jeongho;Ahn, Jeong Keun
BMB Reports
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v.50
no.5
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pp.257-262
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2017
The subcellular localization of Bax plays a crucial role during apoptosis. In response to apoptotic stimuli, Bax translocates from the cytoplasm to the mitochondria, where it promotes the release of cytochrome c to the cytoplasm. In cells infected with HSV-1, apoptosis is triggered or blocked by diverse mechanisms. In this study, we demonstrate how HSV-1 ICP27 induces apoptosis and modulates mitochondrial membrane potential in HEK 293T cells. We found that ICP27 interacts with $14-3-3{\theta}$ which sequesters Bax to the cytoplasm. In addition, ICP27 promotes the translocation of Bax to the mitochondria by inhibiting the interaction between $14-3-3{\theta}$ and Bax. Our findings may provide a novel apoptotic regulatory pathway induced by ICP27 during HSV-1 infection.
We have previously shown that 2,4,3',5'-tetramethoxystilbene (TMS), a trans-stilbene analogue, induces apoptosis in human cancer cells. However, the detailed mechanisms of mitochondria-dependent apoptosis induced by TMS are not fully understood. In the present study, the possible roles of annexin A5 in TMS-mediated apoptosis were investigated in MCF7 human breast cancer cells. Quantitative real-time PCR analysis and Western blot analysis showed that the expression of annexin A5 was strongly increased in TMS-treated cells. TMS caused a strong translocation of annexin A5 from cytosol into mitochondria. Confocal laser scanning microscopic analysis clearly showed that TMS induced translocation of annexin A5 into mitochondria. TMS increased the expression and oligomerization of voltage-dependent anion channel (VDAC) 1, which may promote mitochondria-dependent apoptosis through disruption of mitochondrial membrane potential. When cells were treated with TMS, the levels of Bax, and Bak as well as annexin A5 were strongly enhanced. Moreover, we found that the cytosolic release of apoptogenic factors such as cytochrome c, or apoptosis-inducing factor (AIF) in mitochondria was markedly increased. Annexin A5 depletion by siRNA led to decreased proapoptotic factors such as Bax, Bak, and annexin A5. Taken together, our results indicate that annexin A5 may play an important role in TMS-mediated mitochondrial apoptosis through the regulation of proapoptotic proteins and VDAC1 expression.
Kim, Eun Ji;Kim, Guen Tae;Kim, Bo Min;Lim, Eun Gyeong;Kim, Sang-Yong;Kim, Young Min
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.45
no.9
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pp.1257-1264
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2016
Extracts from Artemisia annua $Linn\acute{e}$ (AAE) have various functions (anti-malaria, anti-virus, and anti-oxidant). However, the mechanism of the effects of AAE is not well known. Thus, we determined the apoptotic effects of AAE in AGS human gastric carcinoma cells. In this study, we suggested that AAE may exert cancer cell apoptosis through the Akt/mammalian target of rapamycin (mTOR)/glycogen synthase kinase (GSK)-$3{\beta}$ signal pathway and mitochondria-mediated apoptotic proteins. Activation by Akt phosphorylation resulted in cell proliferation through phosphorylation of tuberous sclerosis complex 2 (TSC2), mTOR, and GSK-$3{\beta}$. Thus, de-phosphorylation of Akt inhibited cell proliferation and induced apoptosis through inhibition of Akt, mTOR, phosphorylation of GSK-$3{\beta}$ at serine9, and control of Bcl-2 family members. Inhibition of GSK-$3{\beta}$ attenuated loss of mitochondrial membrane potential and release of cytochrome C. Bax and pro-apoptotic proteins were activated by their translocation into mitochondria from the cytosol. Translocation of Bax induced outer membrane transmission and generated apoptosis through cytochrome C release and caspase activity. We also measured 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay, lactate dehydrogenase assay, Hoechst 33342 staining, Annexin V-PI staining, 5,5',6,6'-tetrachloro-1,1',3,3'-tetraethyl-imidacarbocyanine iodide staining, and Western blotting. Accordingly, our study showed that AAE treatment to AGS cells resulted in inhibition of Akt, TSC2, GSK-$3{\beta}$-phosphorylated, Bim, Bcl-2, and pro-caspase 3 as well as activation of Bax and Bak expression. These results indicate that AAE induced apoptosis via a mitochondrial event through regulation of the Akt/mTOR/GSK-$3{\beta}$ signaling pathways.
Kim, Jin-Tac;Park, Ji-Eun;Lee, Seung-Jin;Yu, Wook-Joon;Lee, Hye-Jeong;Kim, Jong-Min
Development and Reproduction
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v.25
no.1
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pp.15-24
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2021
Benzo[a]pyrene (B[a]P) is a potent carcinogen and is classified as an endocrine-disrupting chemical. In mammalian testes, Sertoli cells support spermatogenesis. Therefore, if these cells are negatively affected by exposure to xenotoxic chemicals, spermatogenesis can be seriously disrupted. In this context, we evaluated whether mouse testicular TM4 Sertoli cells are susceptible to the induction of cytotoxicity-mediated cell death after exposure to B[a] P in vitro. In the present study, while B[a]P and B[a]P-7,8-diol were not able to induce cell death, exposure to BPDE resulted in cell death. BPDE-induced cell death is accompanied by the activation of caspase-3 and caspase-7. Depolarization of the mitochondrial membrane and cytochrome c release from mitochondria were observed in benzo[a]pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide (BPDE)-treated cells. These results indicate that TM4 cells are susceptible to apoptosis in a caspase-dependent manner. Western blot and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) analyses showed that aryl hydrocarbon receptor (AhR) expression was almost undetectable in TM4 cells and that its expression was not altered after B[a]P treatment. This indicates that TM4 cells are nearly AhR-deficient. In TM4 cells, the CYP1A1 protein and its activity were not present. From these results, it is clear that AhR may be a prerequisite for CYP1A1 expression in TM4 cells. Therefore, TM4 cells can be referred to as CYP1A1-deficient cells. Thus, TM4 Sertoli cells are believed to have a rigid and protective cellular machinery against genotoxic agents. In conclusion, it is suggested that tolerance to B[a]P cytotoxicity is associated with insufficient AhR and CYP1A1 expression in testicular Sertoli cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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