Kim, Yonghoon;Kim, Jeongtae;Ahn, Meejung;Shin, Taekyun
Anatomy and Cell Biology
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제50권3호
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pp.207-213
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2017
Glycogen synthase kinase $(GSK)-3{\beta}$ and related enzymes are associated with various forms of neuroinflammation, including spinal cord injury (SCI). Our aim was to evaluate whether lithium, a non-selective inhibitor of $GSK-3{\beta}$, ameliorated SCI progression, and also to analyze whether lithium affected the expression levels of two representative $GSK-3{\beta}$-associated molecules, nuclear factor erythroid 2-related factor-2 (Nrf-2) and heme oxygenase-1 (HO-1) (a target gene of Nrf-2). Intraperitoneal lithium chloride (80 mg/kg/day for 3 days) significantly improved locomotor function at 8 days post-injury (DPI); this was maintained until 14 DPI (P<0.05). Western blotting showed significantly increased phosphorylation of $GSK-3{\beta}$ (Ser9), Nrf-2, and the Nrf-2 target HO-1 in the spinal cords of lithium-treated animals. Fewer neuropathological changes (e.g., hemorrhage, inflammatory cell infiltration, and tissue loss) were observed in the spinal cords of the lithium-treated group compared with the vehicle-treated group. Microglial activation (evaluated by measuring the immunoreactivity of ionized calcium-binding protein-1) was also significantly reduced in the lithium-treated group. These findings suggest that $GSK-3{\beta}$ becomes activated after SCI, and that a non-specific enzyme inhibitor, lithium, ameliorates rat SCI by increasing phosphorylation of $GSK-3{\beta}$ and the associated molecules Nrf-2 and HO-1.
Activation of the epidermal growth factor receptor (EGFR) and downstream signaling pathways have been implicated in causing resistance to EGFR-targeted therapy in solid tumors, including the head and neck tumors. To investigate the mechanism of antiproliferation to EGFR inhibition in oral cancer, we compared EGFR tyrosine kinase inhibitor (Gefitinib, Iressa, ZD1839) with respect to its inhibitory effects on three kinases situated downstream of EGFR: MAPK, Akt, and glycogen synthase kinase-$3{\beta}$ (GSK-$3{\beta}$). We have demonstrated that ZD1839 induces growth arrest and apotosis in oral cancer cell lines by independent of EGFR-mediated signaling. An exposure of oral cancer cells to ZD1839 resulted in a dose dependent up-regulation of the cyclin-dependent kinase inhibitor p21 and p27, down regulation of cyclin D1, inactivation of GSK-$3{\beta}$ and of active MAPK. In resistant cells, GSK-$3{\beta}$ is constitutively active and its activity is negatively regulated primarily through Ser 9 phosphorylation and further enhanced by Tyr216 phosphorylation. These results showed that the resistance to the antiproliferative effects of ZD1839, in vitro was associated with uncoupling between EGFR and MAPK inhibition, and that GSK-$3{\beta}$ activation and degradation of its target cyclin D1 were indicators of high cell sensitivity to ZD1839. In conclusion, our data show that the uncoupling of EGFR with mitogenic pathways can cause resistance to EGFR inhibition in oral cancer.
Shin, Jihye;Jang, Hyunduk;Lin, Jingjing;Lee, Soo Young
Molecules and Cells
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제37권10호
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pp.747-752
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2014
Protein kinase C (PKC) family members phosphorylate a wide variety of protein targets and are known to be involved in diverse cellular signaling pathways. However, the role of PKC in receptor activator of NF-${\kappa}B$ ligand (RANKL) signaling has remained elusive. We now demonstrate that $PKC{\beta}$ acts as a positive regulator which inactivates glycogen synthase kinase-$3{\beta}$ (GSK-$3{\beta}$) and promotes NFATc1 induction during RANKL-induced osteoclastogenesis. Among PKCs, $PKC{\beta}$ expression is increased by RANKL. Pharmacological inhibition of $PKC{\beta}$ decreased the formation of osteoclasts which was caused by the inhibition of NFATc1 induction. Importantly, the phosphorylation of GSK-$3{\beta}$ was decreased by $PKC{\beta}$ inhibition. Likewise, down-regulation of $PKC{\beta}$ by RNA interference suppressed osteoclast differentiation, NFATc1 induction, and GSK-$3{\beta}$ phosphorylation. The administration of PKC inhibitor to the RANKL-injected mouse calvaria efficiently protected RANKL-induced bone destruction. Thus, the $PKC{\beta}$ pathway, leading to GSK-$3{\beta}$ inactivation and NFATc1 induction, has a key role in the differentiation of osteoclasts. Our results also provide a further rationale for $PKC{\beta}$'s therapeutic targeting to treat inflammation-related bone diseases.
Phosphorylation levels of glycogen synthase kinase 3β (GSK3β) negatively correlated with psychomotor stimulant-induced locomotor activity. Locomotor sensitization induced by psychomotor stimulants was previously shown to selectively accompany the decrease of GSK3β phosphorylation in the nucleus accumbens (NAcc) core, suggesting that intact GSK3β activity in this region is necessary for psychomotor stimulants to produce locomotor sensitization. Similarly, GSK3β in the NAcc was also implicated in mediating the conditioned effects formed by the associations of psychomotor stimulants. However, it remains undetermined whether GSK3β plays a differential role in the two sub-regions (core and shell) of the NAcc in the expression of drug-conditioned behaviors. In the present study, we found that GSK3β phosphorylation was significantly lower in the NAcc shell obtained from rats expressing amphetamine (AMPH)-induced conditioned locomotor activity. Further, we demonstrated that these effects were normalized by treatment with lithium chloride, a GSK3β inhibitor. These results suggest that the behavior produced by AMPH itself and a conditioned behavior formed by associations with AMPH are differentially mediated by the two sub-regions of the NAcc.
Background: Glycogen synthase kinase $3{\beta}$ ($GSK3{\beta}$) is a ubiquitous serine/threonine kinase that is regulated by serine phosphorylation at 9. Recent studies have reported the beneficial effects of a number of the pharmacological $GSK3{\beta}$ inhibitors in rodent models of septic shock. Since most of the $GSK3{\beta}$ inhibitors are targeted at the ATP-binding site, which is highly conserved among diverse protein kinases, the development of novel non-ATP competitive $GSK3{\beta}$ inhibitors is needed. Methods: Based on the unique phosphorylation motif of $GSK3{\beta}$, we designed and generated a novel class of $GSK3{\beta}$ inhibitor (GSK3i) peptides. In addition, we investigated the effects of a GSK3i peptide on lipopolysaccharide (LPS)-stimulated cytokine production and septic shock. Mice were intraperitoneally injected with GSK3i peptide and monitored over a 7-day period for survival. Results: We first demonstrate its effects on LPS-stimulated pro-inflammatory cytokine production including interleukin (IL)-6 and IL-12p40. LPS-induced IL-6 and IL-12p40 production in macrophages was suppressed when macrophages were treated with the GSKi peptide. Administration of the GSK3i peptide potently suppressed LPS-mediated endotoxin shock. Conclusion: Collectively, we present a rational strategy for the development of a therapeutic GSK3i peptide. This peptide may serve as a novel template for the design of non-ATP competitive GSK3 inhibitors.
Wnt/${\beta}$-catenin signaling pathway was mutated in about 90% of the sporadic and hereditary colorectal cancers. The abnormally activated ${\beta}$-catenin increases the cancer cell proliferation, differentiation and metastasis through increasing the expression of its oncogenic target genes. In this study, we identified an inhibitor of ${\beta}$-catenin dependent Wnt pathway from rhizomes of Atractylodes macrocephala Koidzumi (Compositae). The active compound was purified by activity-guided purification and the structure was identified as 2,8-dimethyl-6-hydroxy-2-(4-methyl-3-pentenyl)-2H-chromene (atractylochromene, AC). AC suppressed b-catenin/Tcell factor transcriptional activity of HEK-293 reporter cells when they were stimulated by Wnt3a or inhibitor of glycogen synthase kinase-$3{\beta}$. AC down-regulated the nuclear level of ${\beta}$-catenin through the suppression of galectin-3 mediated nuclear translocation of ${\beta}$-catenin in SW-480 colon cancer cells. Furthermore, AC inhibits proliferation of colon cancer cell. Taken together, AC from A. macrocephala might be a potential chemotherapeutic agent for the prevention and treatment of human colon cancer.
Kim, Sun-Hee;Han, Song-Iy;Oh, Su-Young;Seo, Myoung-Suk;Park, Hye-Gyeong;Kang, Ho-Sung
대한의생명과학회지
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제9권2호
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pp.59-65
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2003
When cells are exposed to proteotoxic stresses such as heat shock, amino acid analogs, and heavy metals, they increase the synthesis of the heat shock proteins (HSPs) by activating the heat shock transcription factor 1 (HSF1), whose activity is controlled via multiple steps including homotrimerization, nuclear translocation, DNA binding, and hyperphosphorylation. Under unstressed conditions, the HSF1 activity is repressed through its constitutive phosphorylation by glycogen synthase kinase 3$\beta$ (GSK3$\beta$), extracellular regulated kinase 1/2 (ERK1/2), and stress-activated protein kinase/c-Jun N-terminal kinase (SAPK/JNK). However, the protein kinase (s) responsible for HSF1 hyperphosphorylation and activation is not yet identified. In the present study, we observed that profile of p38 mitogen-activated protein kinase (p38MAPK) activation in response to heat shock was very similar to those of HSF1 hyperphosphorylation and nuclear translocation. Therefore, we investigated whether p38MAPK is involved in the heat shock-induced HSF1 activation and HSP expression. Here we show that the p38MAPK inhibitors, SB202190 and SB203580, but not other inhibitors including the MEK1/2 inhibitor PD98059 and the PI3-K inhibitor LY294002 and wortmannin, suppress HSF1 hyperphosphorylation in response to heat shock and L-azetidine 2-carboxylic acid (Azc), but not to heavy metals. Furthermore, heat shock-induced HSF1-DNA binding and HSP72 expression was specifically prevented by the p38MAPK inhibitors, but not by the MEK1/2 inhibitor and the PI3-K inhibitors. These results suggest that SB202190- and SB203580-sensitive p38MAPK may positively regulate HSP gene regulation in response to heat shock and amino acid analogs.
In the present study, we investigated the anti-inflammatory properties of Eucommia ulmoides Oliv. Bark. (EUE) in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated microglial BV-2 cells and found that EUE inhibited LPS-mediated up-regulation of pro-inflammatory response factors. In addition, EUE inhibited the elevated production of pro-inflammatory cytokines, mediators, and reactive oxygen species (ROS) in LPS-stimulated BV-2 microglial cells. Subsequent mechanistic studies revealed that EUE suppressed LPS-induced phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs), phosphoinositide-3-kinase (PI3K)/Akt, glycogen synthase $kinase-3{\beta}$ ($GSK-3{\beta}$), and their downstream transcription factor, nuclear factor-kappa B ($NF-{\kappa}B$). EUE also blocked the nuclear translocation of $NF-{\kappa}B$ and inhibited its binding to DNA. We next demonstrated that EUE induced the nuclear translocation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and upregulated heme oxygenase-1 (HO-1) expression. We determined that the significant up-regulation of HO-1 expression by EUE was a consequence of Nrf2 nuclear translocation; furthermore, EUE increased the DNA binding of Nrf2. In contrast, zinc protoporphyrin (ZnPP), a specific HO-1 inhibitor, blocked the ability of EUE to inhibit NO and $PGE_2$ production, indicating the vital role of HO-1. Overall, our results indicate that EUE inhibits pro-inflammatory responses by modulating MAPKs, PI3K/Akt, and $GSK-3{\beta}$, consequently suppressing $NF-{\kappa}B$ activation and inducing Nrf2-dependent HO-1 activation.
Yuan, Jun-Bin;Yang, Luo-Yan;Tang, Zheng-Yan;Zu, Xiong-Bing;Qi, Lin
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제13권12호
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pp.6197-6201
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2012
Although enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) has been reported as an independent prognostic factor in renal cell carcinoma (RCC), little is known about the exact mechanism of EZH2 in promoting the genesis of RCC. However, several studies have shown that dysregulation of the Wnt/${\beta}$-catenin signaling pathway plays a crucial role. Therefore, we determined whether EZH2 could affect ACHN human RCC cell proliferation and invasion via the Wnt/${\beta}$-catenin pathway. In the present study, we investigated the effects of short interfering RNA (siRNA)-mediated EZH2 gene silencing on Wnt/${\beta}$-catenin signaling in ACHN cells. EZH2-siRNA markedly inhibited the proliferation and invasion capabilities of ACHN, while also reducing the expression of EZH2, Wnt3a and ${\beta}$-catenin. In contrast, cellular expression of GSK-$3{\beta}$ (glycogen synthase kinase-$3{\beta}$), an inhibitor of the Wnt/${\beta}$-catenin pathway, was conspicuously higher after transfection of EZH2 siRNA. These preliminary findings suggest EZH2 may promote proliferation and invasion of ACHN cells via action on the Wnt/${\beta}$-catenin signaling pathway.
Seokmuk Park;Ye Jin Lim;Hee Su Kim;Hee-Jae Shin;Ji-Seon Kim;Jae Nam Lee;Jae Ho Lee;Seunghee Bae
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제34권4호
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pp.812-827
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2024
Phloroglucinol (PG) is one of the abundant isomeric benzenetriols in brown algae. Due to its polyphenolic structure, PG exhibits various biological activities. However, the impact of PG on anagen signaling and oxidative stress in human dermal papilla cells (HDPCs) is unknown. In this study, we investigated the therapeutic potential of PG for improving hair loss. A non-cytotoxic concentration of PG increased anagen-inductive genes and transcriptional activities of β-Catenin. Since several anagen-inductive genes are regulated by β-Catenin, further experiments were performed to elucidate the molecular mechanism by which PG upregulates anagen signaling. Various biochemical analyses revealed that PG upregulated β-Catenin signaling without affecting the expression of Wnt. In particular, PG elevated the phosphorylation of protein kinase B (AKT), leading to an increase in the inhibitory phosphorylation of glycogen synthase kinase 3 beta (GSK3β) at serine 9. Treatment with the selective phosphoinositide 3-kinase/AKT inhibitor, LY294002, restored the increased AKT/GSK3β/β-Catenin signaling and anagen-inductive proteins induced by PG. Moreover, conditioned medium from PG-treated HDPCs promoted the proliferation and migration of human epidermal keratinocytes via the AKT signaling pathway. Subsequently, we assessed the antioxidant activities of PG. PG ameliorated the elevated oxidative stress markers and improved the decreased anagen signaling in hydrogen peroxide (H2O2)-induced HDPCs. The senescence-associated β-galactosidase staining assay also demonstrated that the antioxidant abilities of PG effectively mitigated H2O2-induced senescence. Overall, these results indicate that PG potentially enhances anagen signaling and improves oxidative stress-induced cellular damage in HDPCs. Therefore, PG can be employed as a novel therapeutic component to ameliorate hair loss symptoms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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