Since cancer is the leading cause of death worldwide, there is an urgent need to understand the mechanisms underlying cancer progression and the development of cancer inhibitors. Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is a major transcription factor that regulates the proliferation and survival of various cancer cells. Here, dual-specificity phosphatase 3 (DUSP3) was identified as a regulator of STAT3 based on an interaction screening performed using the protein tyrosine phosphatase library. DUSP3 interacted with the C-terminal domain of STAT3 and dephosphorylated p-Y705 of STAT3. In vitro dephosphorylation assay revealed that DUSP3 directly dephosphorylated p-STAT3. The suppressive effects of DUSP3 on STAT3 were evaluated by a decreased STAT3-specific promoter activity, which in turn reduced the expression of the downstream target genes of STAT3. In summary, DUSP3 downregulated the transcriptional activity of STAT3 via dephosphorylation at Y705 and also suppressed the migratory activity of cancer cells. This study demonstrated that DUSP3 inhibits interleukin 6 (IL-6)/STAT3 signaling and is expected to regulate cancer development. Novel functions of DUSP3 discovered in IL-6/STAT3 signaling regulation would help expand the understanding of cancer development mechanisms.
Background: Toll-like receptors (TLRs) are well-known pattern recognition receptors. Among the 13 TLRs, TLR2 is the most known receptor for immune response. It activates mitogen-activated protein kinases (MAPKs), which are counterbalanced by MAPK phosphatases [MKPs or dual-specificity phosphatases (DUSPs)]. However, the regulatory mechanism of DUSPs is still unclear. In this study, the effect of a TLR2 ligand (TLR2L, Pam3CSK4) on DUSP4 expression in Raw264.7 cells was demonstrated. Methods: A Raw264.7 mouse macrophage cell line was cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium supplemented with 10% fetal bovine serum and 1% antibiotics (100 U/mL penicillin and 100 g/mL streptomycin) at $37^{\circ}C$ in 5% $CO_2$. TLR2L (Pam3CSK4)-mediated DUSP4 expressions were confirmed with RT-PCR and western blot analysis. In addition, the detection of reactive oxygen species (ROS) was measured with lucigenin assay. Results: Pam3CSK4 induced the expression of DUSP1, 2, 4, 5 and 16. The DUSP4 expression was also increased by TLR4 and 9 agonists (lipopolysaccharide and CpG ODN, respectively). Pam3CSK4 also induced ERK1/2 phosphorylation and ROS production, and the Pam3CSK4-induced DUSP4 expression was decreased by ERK1/2 (U0126) and ROS (DPI) inhibitors. U0126 suppressed the ROS production by Pam3CSK4. Conclusion: Pam3CSK4-mediated DUSP4 expression is regulated by ERK1/2 and ROS. This finding suggests the physiological importance of DUSP4 in TLR2-mediated immune response.
Kim, Hong Seok;Kang, Yun Hee;Lee, Jisu;Han, Seung Ro;Kim, Da Bin;Ko, Haeun;Park, Seyoun;Lee, Myung-Shin
Molecules and Cells
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v.44
no.10
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pp.710-722
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2021
Hypoxia, or low oxygen tension, is a hallmark of the tumor microenvironment. The hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) subunit plays a critical role in the adaptive cellular response of hypoxic tumor cells to low oxygen tension by activating gene-expression programs that control cancer cell metabolism, angiogenesis, and therapy resistance. Phosphorylation is involved in the stabilization and regulation of HIF-1α transcriptional activity. HIF-1α is activated by several factors, including the mitogen-activated protein kinase (MAPK) superfamily. MAPK phosphatase 3 (MKP-3) is a cytoplasmic dual-specificity phosphatase specific for extracellular signal-regulated kinase 1/2 (Erk1/2). Recent evidence indicates that hypoxia increases the endogenous levels of both MKP-3 mRNA and protein. However, its role in the response of cells to hypoxia is poorly understood. Herein, we demonstrated that small-interfering RNA (siRNA)-mediated knockdown of MKP-3 enhanced HIF-1α (not HIF-2α) levels. Conversely, MKP-3 overexpression suppressed HIF-1α (not HIF-2α) levels, as well as the expression levels of hypoxia-responsive genes (LDHA, CA9, GLUT-1, and VEGF), in hypoxic colon cancer cells. These findings indicated that MKP-3, induced by HIF-1α in hypoxia, negatively regulates HIF-1α protein levels and hypoxia-responsive genes. However, we also found that long-term hypoxia (>12 h) induced proteasomal degradation of MKP-3 in a lactic acid-dependent manner. Taken together, MKP-3 expression is modulated by the hypoxic conditions prevailing in colon cancer, and plays a role in cellular adaptation to tumor hypoxia and tumor progression. Thus, MKP-3 may serve as a potential therapeutic target for colon cancer treatment.
In the course of screening program for VHR DS-PTPase (dual-specificity protein tyrosine phosphatase) from natural sources, Gastrodia elata was selected. One compound showing potent inhibitory activity was isolated by the solvent extraction and column chromatography including silica gel, ODS RP-18, Sephades LH-20, and HPLC. This compound was identified as baicalein by several NMR techniques such as $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, and DEPT. Baicalein showed selective inhibitory activity against VHR DS-PTPase with $IC_{50}=2.4\;{\mu}M$, and showed cytotoxicity against several human cancer cell lines with an $GI_{50}$ of $5.26{\sim}12.93\;{\mu}g/mL$ range, including, melanoma (LOX-IMVI), lung cancer (NCI H23 and A549), colon cancer (HCT 116 and SW 620), prostate cancer (PC-3), and leukemia (MOLT 4F).
Background and Objectives: Myocardial ischemia-reperfusion injury (MIRI) refers to the damage of cardiac function caused by restoration of blood flow perfusion in ischemic myocardium. However, long non-coding RNA prostate androgen regulated transcript 1 (PART1)'s role in MIRI remain unclear. Methods: Immunofluorescence detected LC3 expression. Intermolecular relationships were verified by dual luciferase reporter assay. 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, flow cytometry and transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) assays analyzed cell viability and apoptosis. The release of lactate dehydrogenase was tested via enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Left anterior descending coronary artery surgery induced a MIRI mouse model. Infarct area was detected by 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride staining. Hematoxylin and eosin staining examined myocardial injury. ELISA evaluated myocardial marker (creatine kinase MB) level. Results: PART1 was decreased in hypoxia/reoxygenation (H/R) induced AC16 cells and MIRI mice. PART1 upregulation attenuated the increased levels of Bax, beclin-1 and the ratio of LC3II/I, and enhanced the decrease of Bcl-2 and p62 expression in H/R-treated cells. PART1 upregulation alleviated H/R-triggered autophagy and apoptosis via miR-302a-3p. Mechanically, PART1 targeted miR-302a-3p to upregulate transcription factor activating enhancer-binding protein 2C (TFAP2C). TFAP2C silencing reversed the protected effects of miR-302a-3p inhibitor on H/R treated AC16 cells. We further established TFAP2C combined to dual-specificity phosphatase 5 (DUSP5) promoter and activated DUSP5. TFAP2C upregulation suppressed H/R-stimulated autophagy and apoptosis through upregulating DUSP5. Overexpressed PART1 reduced myocardial infarction area and attenuated MIRI in mice. Conclusion: PART1 improved the autophagy and apoptosis in H/R-exposed AC16 cells through miR-302a-3p/TFAP2C/DUSP5 axis, which might provide novel targets for MIRI treatment.
Park, Hwangseo;Jeon, Tae Jin;Chien, Pham Ngoc;Park, So Ya;Oh, Sung Min;Kim, Seung Jun;Ryu, Seong Eon
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.35
no.9
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pp.2655-2659
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2014
Dual specificity protein phosphatase 4 (DUSP4) has been considered a promising target for the development of therapeutics for various human cancers. Here, we report the first example for a successful application of the structure-based virtual screening to identify the novel small-molecule DUSP4 inhibitors. As a consequence of the virtual screening with the modified scoring function to include an effective molecular solvation free energy term, five micromolar DUSP4 inhibitors are found with the associated $IC_{50}$ values ranging from 3.5 to $10.8{\mu}M$. Because these newly identified inhibitors were also screened for having desirable physicochemical properties as a drug candidate, they may serve as a starting point of the structure-activity relationship study to optimize the medical efficacy. Structural features relevant to the stabilization of the new inhibitors in the active site of DUSP4 are discussed in detail.
Background: Lung cancer is the leading cause of cancer-related death worldwide, for which smoking is considered as the primary risk factor. The present study was conducted to determine whether genetic alterations induced by radon exposure are associated with the susceptible risk of lung cancer in never smokers. Methods: To accurately identify mutations within individual tumors, next generation sequencing was conduct for 19 pairs of lung cancer tissue. The associations of germline and somatic variations with radon exposure were visualized using OncoPrint and heatmap graphs. Bioinformatic analysis was performed using various tools. Results: Alterations in several genes were implicated in lung cancer resulting from exposure to radon indoors, namely those in epidermal growth factor receptor (EGFR), tumor protein p53 (TP53), NK2 homeobox 1 (NKX2.1), phosphatase and tensin homolog (PTEN), chromodomain helicase DNA binding protein 7 (CHD7), discoidin domain receptor tyrosine kinase 2 (DDR2), lysine methyltransferase 2C (MLL3), chromodomain helicase DNA binding protein 5 (CHD5), FAT atypical cadherin 1 (FAT1), and dual specificity phosphatase 27 (putative) (DUSP27). Conclusions: While these genes might regulate the carcinogenic pathways of radioactivity, further analysis is needed to determine whether the genes are indeed completely responsible for causing lung cancer in never smokers exposed to residential radon.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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