The mechanistic target of rapamycin (mTOR) regulates numerous extracellular and intracellular signals involved in the maintenance of cellular homeostasis and cell growth. mTOR also functions as an endogenous inhibitor of autophagy. Under nutrient-rich conditions, mTOR complex 1 (mTORC1) phosphorylates the ULK1 complex, preventing its activation and subsequent autophagosome formation, while inhibition of mTORC1 using either rapamycin or nutrient deprivation induces autophagy. Autophagy and proteasomal proteolysis provide amino acids necessary for protein translation. Although the connection between mTORC1 and autophagy is well characterized, the association of mTORC1 inhibition with proteasome biogenesis and activity has not been fully elucidated yet. Proteasomes are long-lived cellular organelles. Their spatiotemporal rather than homeostatic regulation could be another adaptive cellular mechanism to respond to starvation. Here, we reviewed several published reports and the latest research from our group to examine the connection between mTORC1 and proteasome. We have also investigated and described the effect of mTORC1 inhibition on proteasome activity using purified proteasomes. Since mTORC1 inhibitors are currently evaluated as treatments for several human diseases, a better understanding of the link between mTORC1 activity and proteasome function is of utmost importance.
지금까지 각종 신경전달물질의 칼슘통로 억제 효과는 일반적으로 protein kinase 의 관여없이 G-protein mediated, membrane-delimited mechanism$^{1)}$ 으로 설명되어왔다. 그러나 최근들어 protein kinase C (PKC)의 활성화가 몇몇 신경전달물질에 의한 칼슘통로 억제효과를 야기하는 중요한 세포내 기전으로 보고되고 있다 그러므로 본 연구에서는 흰쥐 교감신경뉴론을 대상으로 하여 whole cell patch clamp technique을 사용하여 칼슘전류를 기록하고, 세포밖에 norepinephrine (NE)과 함께 PKC agonist 인 phorbol-12, 13-dibutyrate (PDBu)을 투여하면서 PDBu 전 처치로 인하여 NE 에 의한 칼슘전류 억제에 어떤 변화가 초래되는 지를 분석함으로써, 신경전달물질의 칼슘전류 억제효과시 PKC의 역할을 밝히고자 하였다. PDBu (500 nM) 처치는 칼슘전류의 크기를 증가시켰으며 이는 막전압 의존성을 보여 -10 mV ~ +10 mV 의 저분극 자극시 가장 크게 전류크기가 증가하였다. 또한 PDBu 처치는 tail current 의 deactivation을 느리게 하였다. PDBu 는 NE 에 의하여 활성화되는 pertussis toxin 예민성 G protein pathway를 통한 칼슘전류 억제를 감소시켰다. 비특이적인 protein kinase 길항제인 staurosporine (1 $\mu$M) 을 전처치 하고 PDBu를 투여하면 PDBu의 칼슘전류 크기 증가 효과가 소실되었으며 또한 NE에 의한 칼슘전류 억제를 해제하는 PDBu 의 조절효과도 소실되었다. 이상의 결과로부터 Protein Kinase C 가 활성되면 G protein을 경유하여 나타나는 칼슘전류 억제 효과가 소실된다고 결론지을 수 있다. Protein Kinase C 에 의하여 인산화되는 부위가 G-protein 인지 혹은 칼슘통로인 지에 관한 해답을 얻기 위하여는 추후 연구가 진행되어야 한다.
심근 세포의 칼슘 조절에 중요한 역할을 하는 sarcoplasmic reticulum (SR)의 칼슘운반 능력이 허혈 심근에서 현저히 억제됨이 알려져 있다. 이와같은 허혈 심근에서의 SR 칼슘운반승력 저하에 유독성 산소 대사물이 관여할 것으로 생각되고 있으나 그 기전에 관하여는 아직 알려진 바 없다. 본 연구에서는 그 기전의 일단을 규명하기 위하여 산틴 산화효소계에 의하여 발생된 유독성 산소대사물긴 돼지 심실근에서 추출한 sarcoplasmic reticulum의 칼슘흡수 및 막지질 과산화, sulfhydryl group 그리고 단백질 변성에 미치는 영향을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 산틴 산화 효소계와 반응시킨 sarcopl smic reticulum의 칼슘흡수는 반응시간 경과에 따라 현저히 억제되었다. 2) sarcoplasmic reticulum 막지질 과산화는 산딘 산화 효소계에 의하여 현저히 증가되었다 3) 항산화제 ${\beta}$-phenylenediamine은 막지질 과산화의 증가는 효과적으로 억제하였으나, 칼슘흡수 억제는 부분적으로 회복시켰다. 4) 산틴 산화 효소계에 의하여 SH-group은 현저히 감소되었으며, 항산화제 첨가에 의하여 그 감소가 일부 억제되었다. 5) sarcoplasmic reticulum을 DTNB로 처리하여 SH-group을 산소 대사물에 의한 산화반응으로부터 보호했을 경우 칼슘흡수의 억제가 부분적으로 방지되었다. 6) Sephadex G-200 크로마토그라피 상에서 산틴 산화효소계와 반응시킨 sarcoplasmic reticulum의 단백질분해가 관찰되었다. 7) 단백질의 polymerization은 관찰되지 않았으며, 아울러 polymerization을 억제하는 semicarbazide로 칼슘흡수 감소를 방지하지 못하였다. 이상의 결과에서 유독성 산소대사물에 의한 sarcoplasmic reticulum의 칼슘흡수 억제는 sarcoplasmic reticulum의 막지질 과산화, SH-group의 산화 및 막 반백절의 분해 등으로 초래되는 복합적인 기전으로 추정되었다.
Background: Ginsenoside Rd (GSRd), one of the most abundant ingredients of Panax ginseng, protects the heart via multiple mechanisms including the inhibition of $Ca^{2+}$ influx.We intended to explore the effects of GSRd on L-type $Ca^{2+}$ current ($I_{Ca,L}$) and define the mechanism of the suppression of $I_{Ca,L}$ by GSRd. Methods: Perforated-patch recording and whole-cell voltage clamp techniques were applied in isolated rat ventricular myocytes. Results: (1) GSRd reduced $I_{Ca,L}$ peak amplitude in a concentration-dependent manner [half-maximal inhibitory concentration $(IC_{50})=32.4{\pm}7.1{\mu}mol/L$] and up-shifted the current-voltage (I-V) curve. (2) GSRd ($30{\mu}mol/L$) significantly changed the steady-state activation curve of $I_{Ca,L}$ ($V_{0.5}:-19.12{\pm}0.68$ vs. $-6.26{\pm}0.38mV$; n = 5, p < 0.05) and slowed down the recovery of $I_{Ca,L}$ from inactivation [the time content (${\zeta}$) from 91 ms to 136 ms, n = 5, p < 0.01]. (3) A more significant inhibitive effect of GSRd ($100{\mu}mol/L$) was identified in perforated-patch recording when compared with whole-cell recording [$65.7{\pm}3.2%$ (n = 10) vs. $31.4{\pm}5.2%$ (n = 5), p < 0.01]. (4) Pertussis toxin ($G_i$ protein inhibitor) completely abolished the $I_{Ca,L}$ inhibition induced by GSRd. There was a significant difference in inhibition potency between the two cyclic adenosine monophosphate elevating agents (isoprenaline and forskolin) prestimulation [$55{\pm}7.8%$ (n = 5) vs. $17.2{\pm}3.5%$ (n = 5), p < 0.01]. (5) 1H-[1,2,4]Oxadiazolo[4,3-a]-quinoxalin-1-one (a guanylate cyclase inhibitor) and N-acetyl-$\small{L}$-cysteine (a nitric oxide scavenger) partly recovered the $I_{Ca,L}$ inhibition induced by GSRd. (6) Phorbol-12-myristate-13-acetate (a protein kinase C activator) and GF109203X (a protein kinase C inhibitor) did not contribute to the inhibition of GSRd. Conclusion: These findings suggest that GSRd could inhibit $I_{Ca,L}$ through pertussis toxin-sensitive G protein ($G_i$) and a nitric oxide-cyclic guanosine monophosphate-dependent mechanism.
The use of aspirin is widely recommended for the prevention of heart attacks owing to its ability to inhibit platelet activation by irreversibly blocking cyclooxygenase 1. However, aspirin also affects the fibrinolytic and hemostatic pathways by mechanisms that are not well understood, causing severe hemorrhagic complications. Here, we investigated the ability of aspirin and aspirin metabolites to inhibit thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor (TAFI), the major inhibitor of plasma fibrinolysis. TAFI is activated via proteolytic cleavage by the thrombin-thrombomodulin complex to TAFIa, a carboxypeptidase B-like enzyme. TAFIa modulates fibrinolysis by removing the C-terminal arginine and lysine residues from partially degraded fibrin, which in turn inhibits the binding of plasminogen to fibrin clots. Aspirin and its major metabolites, salicylic acid, gentisic acid, and salicyluric acid, inhibit TAFIa carboxypeptidase activity. Salicyluric acid effectively blocks activation of TAFI by thrombin-thrombomodulin; however, salicylates do not inhibit carboxypeptidase N or pancreatic carboxypeptidase B. Aspirin and other salicylates accelerated the dissolution of fibrin clots and reduced thrombus formation in an in vitro model of fibrinolysis. Inhibition of TAFI represents a novel hemostatic mechanism that contributes to aspirin's therapy-associated antithrombotic activity and hemorrhagic complications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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