이 연구는 배양된 치주인대세포에 TGF(Transforming growth factor)-${\beta}_1$과 PDGF(Plateletderived growth factor)-BB를 농도별로 혼합 주입해서 세포의 증식능, 단백질 및 교원질 합성능을 측정해 봄으로서 TGF-${\beta}_1$ 이 치주인대세포의 중식과 활성에 대한 PDGF-BB의 효과를 상승시킬 수 있은지 알아보고자 본 실험을 실시하였다. 교정치료를 위해 내원한 환자로 부터 건강한 제일소구치를 발거하여 치주인대세포률 분리, 배양하여 TGF-${\beta}_1$과 PDGF-BB를 동시에 주입한 군과 TGF-${\beta}_1$를 4, 24시간 전처리 배양한 군과 나누어 실험하였다. TGF-${\beta}_1$, PDGF-BB를 주입하지 않은군을 대조군으로 하여 DNA 합성능, 총단백질과 교원질 합성능을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 치주인대세포에 TGF-${\beta}_1$과 PDGF-BB을 동시 주입하였을 때 DNA 합성능의 효과는 대조군에 비해 모든 군에서 증가된 양상을 보였으며 1ng/ml PDGF-BB 투여군에 비해 10ng/ml PDGF-BB 투여군에서 증가 양상이 높았고 PDGF-BB 단독 투여군보다 TGF-${\beta}_1$병용 투여군에서 DNA 합성능이 증가된 양상을 나타내었으며 5ng/ml TGF-${\beta}_1$과 10ng/ml PDGF-BB 투여군에서 가장 높은 증가 양상을 보였다. TGF-${\beta}_1$ 4시간과 24시간 전처리 배양군 양군 공히 lng/ml PDGF-BB 투여군을 제외한 모든 군에서 대조군에 비해 증가된 양상을 보였으며 lng/ml PDGF-BB 투여군에 비해 10ng/ml PDGF-BB 투여군에서 증가 양상이 더 높았고 PDGF-BB 단독 투여군보다 TGF-${\beta}_1$ 전 처리군에서 DNA 합성능이 증가된 양상을 나타내 였으며 5ng/ml TGF-${\beta}_1$ 전 처리 후 10ng/ml PDGF-BB 투여군에서 가장 높은 증가 양상을 보였다. 치주인대세포에 TGF-${\beta}_1$과 PDGF-BB을 동시 주입하였을 때 총단백질합성량은 대조군에 비해 모든 군에서 증가된 양상을 보였으며 lng/ml PDGF-BB 투여군에 비해 10ng/ml PDGF-BB 투여군에서 증가 양상이 더 높게 나타났다. PDGF-BB 단독 투여군보다 TGF-${\beta}_1$ 병용 투여군에서 총단백칠 합성양이 증가된 양상을 나타내었다. TGF-${\beta}_1$ 4과 24시간 전처리 배양군의 총단백질 합성양은 대조군에 비해 모든 군에서 증가된 양상을 보였으며 1ng/ml PDGF-BB 투여군에 비해 10ng/ml PDGF-BB 투여군에서 증가 양상이 더 높았고 TGF-${\beta}_1$ 전처리 배양군이 PDGF-BB 단독 투여군보다 총단백질 합성양이 증가된 양상을 나타내었다. TGF-111과 PDGF-BB를 동시 투여하였을 때 대조군에 비해 모든 군에서 교원질 합성능이 증가하는 경향을 나타내었으며, 비교원성단백질의 합성능은 1, 10ng/ml PDGF-BB 단독투여군을 제외하고 대조군에 비해 증가하는 경향을 보였다. 총단백질에 대한 교원질 합성의 상대적 비율 PDGF-BB 단독 투여군보다 TGF-${\beta}_1$ 병용 투여군에서 감소하는 정향을 나타내었다. TGF-${\beta}_1$ 4과 24시간 전처리 배양군의 교원질과 비교원성 단백질 합성능은 대조군에 비해 모든 군에서 교원질과 비교원성 단백질 합성능이 증가하는 경향을 나타내었으며 PDGF-BB 단독 투여군보다 TGF-${\beta}_1$ 병용 투여군에서 총단백질 합성양이 증가된 양상을 나타내었으며 그 정도는 TGF-${\beta}_1$의 농도 의존적인 양상을 보였다. 총단백질에 대한 교원질 합성의 상대적비율은 TGF-${\beta}_1$ 4,24시간전처리 배양군 모두에서 대조군에 비해 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 치주인대세포에서 TGF-${\beta}_1$은 PDGF-BB의 기능을 조절하는 능력을 가지고 있으며 두 성장인자 주입시 동시주입시보다 TGF-${\beta}_1$을 전처리 해 줌으로써 PDGF-BB의 반응을 더욱 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다.
The two major isoflavones in soy, genistein and daidzein, are well known to prevent hormone-dependent cancers by their anti estrogenic activity. The exact molecular mechanisms for the protective action are, however, not provided yet. It has been reported that genistein and daidzein have a potential anticancer activity through their antiproliferative effect in many hormone-dependent cancer cell lines. Transforming growth $factor-\beta1(TGF-\beta1)$ has also been found to have cell growth inhibitory effect, especially in mammary epithelial cells. This knowledge led to a hypothetical mechanism that the soy isoflavones-induced growth inhibitory effect can be derived from the regulation of $TGF-\beta1$ and $TGF-\beta$ receptors. In order to test this hypothesis, the effects of the soy isoflavones at various concentrations and periods on the expression of $TGF-\beta1$and $TGF-\beta$ receptors were investigated by using Northern blot analysis in human breast carcinoma epithelial cell lines, an estrogen receptor positive cell line (MCF-7) and an estrogen receptor negative cell line (MDA-MB-231). As a result, only genistein has shown a profound dose-dependent effect on $TGF-\beta1$ expression in the $ER^+$ cell line within the range of doses tested, and the expression levels are correspondent to their inhibitory activities of cell growth. Moreover, daidzein showed down-regulated $TGF-\beta1$ expression at a low dose, the cell growth proliferation was promoted at the same condition. Therefore, antiproliferative activity of the soy isoflavones can be mediated by $TGF-\beta1$ expression, and the effects are mainly, if not all, occurred by ER dependent pathway. The expression of $TGF-\beta$ receptors was induced at a lower dose than the one for $TGF-{\beta}1$ induction regardless of the presence of ER, and the expression patterns are similar to those of the cell growth inhibition. These results indicated that the regulation of $TGF-\beta$ receptor expression as well, prior to $TGF-\beta1$ expression, may be involved in the antiproliferative activity of soy isoflavones. Little or no expression of $TGF-\beta$ receptors was found in the MCF-7 and MDA-MB-231 cells, suggesting refractory properties of the cells to growth inhibitory effect of the $TGF-\beta$. The soy isoflavones can seemingly restore the sensitivity of growth inhibitory responses to $TGF-\beta1$ by re-inducing $TGF-\beta$ receptors expression. In conclusions, our findings presented in this study show that the antitumorigenic activity of the soy isoflavones could be mediated by not only $TGF-\beta1$induction but $TGF-\beta$ receptor restoration. Thus, soy isoflavones could be good model molecules to develop new nonsteroidal antiestrogenic chemopreventive agents, associated with, regulation of $TGF-\beta$ and its receptors.
Transforming Growth Factor (TGF)-$\beta$ family, including TGF-$\beta$, bone morphorgenic protein (BMP), and activn, plays an important role in essential cellular functions such as proliferation, differentiation, apoptosis, tissue remodeling, angiognesis, immune responses, and cell adhesions. TGF-$\beta$ predominantly transmits the signals through serine/threonine receptor kinases and cytoplasmic proteins called Smads. Since the discovery of TGF-$\beta$ in the early 1980s, the dysregulation of TGF-$\beta$/Smad signaling has been implicated in the pathogenesis of human diseases. Among signal transducers in TGF-$\beta$/Smad signaling, inhibitory Smads (I-Smads), Smad6 and Smad7, act as major negative regulators forming autoinhibitory feedback loops and mediate the cross-talking with other signaling pathways. Expressions of I-Smads are mainly regulated on the transcriptional levels and post-translational protein degradations and their intracellular levels are tightly controlled to maintain the homeostatic balances. However, abnormal levels of I-Smads in the pathological conditions elicit the altered TGF-$\beta$ signaling in cells, eventually causing TGF-$\beta$-related human diseases. Thus, exploring the molecular mechanisms about the regulations of I-Smads may provide the therapeutic clues for human diseases induced by the abnormal TGF-$\beta$ signaling.
Kim, Yong-Seok;Yi, Young-Suk;Choi, Shin-Geon;Kim, Seong-Jin
Archives of Pharmacal Research
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제22권1호
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pp.1-8
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1999
Transforming growth factor-$\beta$ (TGF-$\beta$) is the prototypical multifunctional cytokine, participating in the regulation of vital cellular activities such as proliferation and differentiations as well as a number of basic physiological functions. The effects of TGF-$\beta$ are critically dependent on the expression and distribution of a family of TGF-$\beta$ receptors, the TGF-$\beta$ types I, II, and III. It is now known that a wide variety of human pathology can be caused by aberrant expression and function of these receptors. the coding sequence of the type II receptor (RII) appears to render it uniquely susceptible to DNA replication errors in the course of normal cell division. By virtue of its key role in the regulation of cell proliferation, TGF-$\beta$ RII should be considered as a tumor suppressor gene. High levels of mutation in the TGF-$\beta$ RII gene have been observed in a wide range of primarily epithelial malignancies, including colon and gastric cancer. It appears likely that mutation of the TGF-$\beta$ RII gene may be a very critical step in the pathway of carcinogenesis.
Park, Min-Ah;Hwang, Kyung-A;Lee, Hye-Rim;Yi, Bo-Rim;Choi, Kyung-Chul
Toxicological Research
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제27권4호
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pp.253-259
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2011
Transforming growth factor ${\beta}$ (TGF-${\beta}$) is involved in cellular processes including growth, differentiation, apoptosis, migration, and homeostasis. Generally, TGF-${\beta}$ is the inhibitor of cell cycle progression and plays a role in enhancing the antagonistic effects of many growth factors. Unlike the antiproliferative effect of TGF-${\beta}$, E2, an endogeneous estrogen, is stimulating cell proliferation in the estrogen-dependent organs, which are mediated via the estrogen receptors, $ER{\alpha}$ and $ER{\beta}$, and may be considered as a critical risk factor in tumorigenesis of hormone-responsive cancers. Previous researches reported the cross-talk between estrogen/$ER{\alpha}$ and TGF-${\beta}$ pathway. Especially, based on the E2-mediated inhibition of TGF-${\beta}$ signaling, we examined the inhibition effect of 4-tert-octylphenol (OP) and 4-nonylphenol (NP), which are well known xenoestrogens in endocrine disrupting chemicals (EDCs), on TGF-${\beta}$ signaling via semi-quantitative reverse-transcription PCR. The treatment of E2, OP, or NP resulted in the downregulation of TGF-${\beta}$ receptor2 (TGF-${\beta}$ R2) in TGF-${\beta}$ signaling pathway. However, the expression level of TGF-${\beta}1$ and TGF-${\beta}$ receptor1 (TGF-${\beta}$ R1) genes was not altered. On the other hand, E2, OP, or NP upregulated the expression of a cell-cycle regulating gene, c-myc, which is a oncogene and a downstream target gene of TGF-${\beta}$ signaling pathway. As a result of downregulation of TGF-${\beta}$ R2 and the upregulation of c-myc, E2, OP, or NP increased cell proliferation of BG-1 ovarian cancer cells. Taken together, these results suggest that E2 and these two EDCs may mediate cancer cell proliferation by inhibiting TGF-${\beta}$ signaling via the downregulation of TGF-${\beta}$ R2 and the upregulation of c-myc oncogene. In addition, it can be inferred that these EDCs have the possibility of tumorigenesis in estrogen-responsive organs by certainly representing estrogenic effect in inhibiting TGF-${\beta}$ signaling.
Transforming growth factor $\beta$1(TGF-$\beta$1)은 여러 가지 생물학적 활성을 가지는 관계로 의학적 치료제로서 사용될 가능성이 크다. 본 연구에서는 혈소판추출, 젤여과, 양이온교환 크로마토그래피 및 역상 HPLC등 네 단계의 정제과정으로 이루어져 있는 정제공정을 이용한 TGF-$\beta$1을 값싸고 효울적으로 정제하였다. 이 과정을 거쳐 최종적으로 얻어진 TGF-$\beta$1은 비환원조건하에서 SDS-PAGE를 행한 결과 구매된 TGF-$\beta$1 표준품과 일치한 위치에서 한 개의 band가 관찰되어 순수하다는 것을 확인하였으며 또한 이것이 Westem blot를 통하여 TGF-$\beta$1 항체와 결합하는 것으로부터 TGF-$\beta$1임을 확인하였다 또한, mink lung epithelial cell line 을 이용한 성장저해 실험을 통해 정제된 TGF-$\beta$1이 구매되TGF-$\beta$1 표준품보다 조금 높은 활성을 가지는 것을 확인하였다 최종적으로 농축혈소판 10단위로부터 약 3.7$\mu$g의 정제된 TGF-$\beta$1이 얻어져 그 최종수율은 약 21%였다.
Transforming growth factor ${\beta}(TGF-{\beta})$는 많은 세포의 증식, 분화 및 여러가지 세포기능에 대해 다양한 조절기능을 갖고 있는 multifunctional polypeptide로 알려져 있다. $TGF-{\beta}$는 골기질에 상당량 존재하며 골조직 대사에 대해 광범위한 영향을 나타낸다. 여러가지 연구결과에 의해 기질과 연관된 $TGF-{\beta}$는 골세포 자체의 산물로 여겨지고 있으나 골조직세포군중 어느종류의 세포가 $TGF-{\beta}$를 형성하는지에 대해서는 논란이 되고 있다. 본 연구는 $TGF-{\beta}$를 형성하는 골조직세포를 규명하고 $TGF-{\beta}$가 서로 다른 세포들에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. 본 실험에 필요한 특정골조직세포군을 얻기 위하여 백서태자두개관을 연속효소처리하여 수집한 골조직세포군의 생화학적 특성규명을 시행하였다. 효소 처리후 초기에 유리되는 세포는 섬유아세포의 특성을 보이며 후기에 유리되는 세포는 acid 및 alkaline phosphatase 활성과 부갑상선호르몬, calcitonin, prostaglandin $E_{2}$에 대한 c-AMP의 반응 및 교원 단백질합성등을 통해 볼때 조골세포유사세포로 보여진다. 골조직과 두개관세포 추출물의 Polyacrylamlde gel과 immunoblot analysis에 의해 골조직내에 $TGF-{\beta}$의 존재와 골세포에 의한 $TGF-{\beta}$의 생성을 확인하였다. 두개관 세포 추출물의 분석에서 모든 세포군에서 $TGF-{\beta}$가 합성되는 것을 관찰하였다. 외부에서 $TGF-{\beta}$를 가한 경우 무혈청 배지에서 골조직 증식에 대해 두가지 양상의 반응을 보였다. 조골세포 유사세포에서는 촉진하는 반응을 보였으나 섬유아세포군에서는 억제반응을 나타냈다. 반면에 교원 및 비교원 단백질 합성에 있어서는 모든 두개관세포군이 촉진반응을 보였다. 단백질 합성증가는 교원단백에 특이성이라기 보다는 일반적인 증가로 보여진다. 또한 단백질합성증가에 대한 $TGF-{\beta}$의 영향은 세포증식과의 관련성이 없는 것으로 사료된다. 결국 골세포에 의한 $TGF-{\beta}$의 생성과 여러 세포군에 대한 서로 다른 작용으로 보아 $TGF-{\beta}$는 autocrine과 paracrine 양상으로 세포기능을 조절함으로써 골조직 대사를 조절하는 중요한 기능을 발휘하는 것으로 사료된다.
In order to express recombinant porcine TGF-${\beta}1$ protein in a baculovirus expression system the entire TGF-${\beta}1$gene containing extra amino acids at the N terminus was cloned into pFBa and pFBb of the Bac-To-$Bac^{TM}$ baculovirus expression system. One of the clones contained 106 extra amino acids and was designated pFBa-106 TGF-${\beta}1$, and the other had 28 extra amino acids and was designated pFBb-28 TGF-${\beta}1$. The orientation of the gene was identified with restriction enzyme mapping and PCR with internal TGF-${\beta}1$ primers. Sf-9 cells were infected at a m.o.i. of 10 by the recombinant viruses generated from the two expected sizes of 55 kD and 46.4kD. these precursor forms of TGF-${\beta}1$ with a polyclonal antibody against human TGF-${\beta}1$. No mature form of TGF-${\beta}1$ protein was detected on SDS gels and an immunoblot indicated that TGF-${\beta}1$ precursor is not properlu processed in insect cells.
Objectives : The aim of this study was to characterize the effect of Injinchunggan-tang on $TGF-{\beta}1-induced$ hepatic fibrosis. Methods : mRNA and protein expression levels of $TGF-{\beta}1$ in Injinchunggan-tang-treated HepG2 cells were compared to untreated cells using quantitative RT-PCR and ELISA assay, respectively. mRNA expression levels of the TGF-1 pathway genes (TR-1, TR-II, Smad2, Smad3, Smad4, and PAI-1) and fibrosis-associated genes (CTGF, fibronectin, and collagen type 1) were evaluated by quantitative RT-PCR. The effect of Injinchunggan-tang on cell proliferation of T3891 human fibroblast was evaluated using [$^3H$]thymidine incorporation assay. Results : Expression of $TGF-{\beta}1$ mRNA and protein was inhibited by Injinchunggan-tang in a dose- and time-dependent manner. Whereas $TGF-{\beta}1-mediated$ induction of PAI-1 was suppressed by Injinchunggan-tang, expression of the $TGF-{\beta}1$ pathway genes such as TR-1, TR-II, Smad2, Smad3, and Smad4 was not affected by Injinchunggan-tang treatment. Injinchunggan-tang was found to inhibit $TGF-{\beta}1-induced$ cell proliferation of T3891 human fibroblast, and also abrogated $TGF-{\beta}1-mediated$ transcriptional up-regulation of CTGF, fibronectin, and collagen type I. Conclusions : This study strongly suggests that the liver cirrhosis-suppressive activity of Injinchunggan-tang may be derived at least in part from its inhibitory effect on $TGF-{\beta}1$ functions, such as blockade of $TGF-{\beta}1$ stimulation of fibroblast cell proliferation and fibrosis-related gene expression as well as expression of $TGF-{\beta}1$ itself.
한국인의 대표적인 성인 고형 종양인 위암, 간암, 유방암과 소아 백혈병 및 2종의 소아 고형 종양 환자로부터 혈장 transforming growth factor-$\beta$1 (TGF-$\beta$1) 농도를 sandwich ELISA 분석법을 이용해 측정함으로써 TGF-$\beta$1을 이 질환들에 대한 새로운 종양표지자 (tumor marker)로 사용할 수 있는지 검토하였다. 토한 연령 및 성별에 따른 혈장 TGF-$\beta$1 농도의 정상치를 조사하였다. 신생아에서 70대까지 혈장 TGF-$\beta$1 농도의 차이는 없었고 남녀간의 차이도 없었다. 위암 환자의 혈장 TGF-$\beta$1 농도는 16.0$\pm$6.8 ng/ml (평균$\pm$표준편차)로 정상 대조군의 TGF-$\beta$1 농도 (8.3$\pm$5.0 ng/ml) 보다 유의하게 높았으나 간암, 유방암 환자의 혈장 TGF-$\beta$1 농도는 대조군과 차이가 없었다. 그리고 위암 환자 16명 ,간암 환자 8명, 유방암 환자 7명 중 각각 7명 (43.7%), 1명 (12.5%), 1명 (14.3%)에서만 혈장 TGF-$\beta$1 농도가 증가되었다. 5명의 소아 백혈병 환자에서는 관해 (remission)여부와 상관없이 혈장TGF-$\beta$1농도가 모두 정상 범위에 있었으나 2명의 소아 고형암 환자에서는 종양 절제 전에는 혈장 TGF-$\beta$1농도가 높았다가 절제 후 정상으로 떨어졌다. 결론적으로 1)정상인의 혈장 TGF-$\beta$1 농도는 연령 및 성별에 따른 차이가 없다는 것을 알 수 있었고, 2)성인 고형암인 위암, 간암, 유방암에서는 낮은 민감도로 인해 TGF-$\beta$1을 진단을 위한 선별 검사로 이용하기에는 부적절한 것으로 판단되었으며, 3)정상 대조군보다 혈장 TGF-$\beta$1 농도가 높았던 위 암 환자와 종양 절제 전후로 혈장 TGF-$\beta$1 농도가 민감하게 변했던 소아 고형암 환자에 대 해서는 향후 표본 수를 늘려 부가적인 연구를 해야 할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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