Jeon Yong-Jin;Ko Jong Hee;Yeon Seung Woo;Kim Tae-Yong
YAKHAK HOEJI
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v.50
no.1
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pp.52-57
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2006
The activation of cyclin dependent kinase 4 (CDK4) is found in more than half of all human cancers. Therefore CDK4 is an attractive target for the development of a novel anticancer agent. For mass screening of CDK4 inhibitor, we set up in vitro kinase assay for CDK4 activity using a cyclin D1-CDK4 fusion protein, which is constitutively active and exhibits enhanced stability. From the screening of representative compound library of Korea Chemical Bank, we found that 7-chloro-4-nitro-benzo[1,2,5]oxadiazole 1-oxide (FBP-1248) selectively inhibited CDK4 activity in vitro by ATP competitive manner. This compound prevented the phosphorylation of retinoblatsoma tumor suppressor protein, Rb, and inhibited cell growth through cell cycle arrest. In summary, we developed an efficient assay system for CDK4 activity in vitro and identified the CDK4 inhibitory compound, FBP-1248.
Aurora A kinase is a mitotic serine/threonine kinase whose proposed functions include the maturation of centrosomes, G2/M transition, alignment of chromosomes at metaphase, and cytokinesis. In this study, we investigated the effect of MLN8237, an aurora A kinase inhibitor, on the postovulatory aging of oocytes based on the frequency of oocyte fragmentation, cdk1 kinase activity, and cyclin B degradation. The fragmentation of ovulated oocytes during prolonged culture was inhibited by treatment with MLN8237 in a concentration-dependent manner. The frequency of fragmented oocytes was significantly lower in oocytes treated with 2 ${\mu}M$ MLN8237 (13%) than in control oocytes (64%) after two days of culture. Most of the control (non-fragmented) oocytes (91%) were activated after two days of culture. In comparison, only 22% of the MLN8237-treated oocytes were activated; the rest of the oocytes (78%) were still in metaphase with an abnormal spindle and dispersed chromosomes. Next, cdk1 activity and the level of cyclin B were examined. The level of cyclin B and cdk1 activity in MLN8237-treated oocytes were nearly equal to those in control oocytes. Our results indicate that MLN8237 inhibited the fragmentation of ovulated oocytes during prolonged culture, although it blocked the spontaneous decrease in activity of cdk1 and degradation of cyclin B. This mechanism of inhibition is different from that in oocytes treated with nocodazole, which have high levels of cdk1 activity and cyclin B.
Previous studies have shown that BMI-1026 is a potent inhibitor of the cyclin-dependent kinases (cdk). In cell culture, the compound also arrests G2/M strongly and G1/S and S weakly. Two key kinases, cdk1 (p34cdc2 kinase) and mitogen-activated protein (MAP) kinase (erk1 and 2), perform crucial roles during oocyte maturation and, later, metaphase II (MII) arrest. In mammalian oocytes, both kinases are activated gradually around the time of germinal vesicle breakdown (GVBD) and maintain high activity in eggs arrested at metaphase II. In this study, we examined the effects of BMI-1026 on GVBD and MII arrest in mouse oocytes. BMI-1026 inhibited GVBD of immature oocytes and activated MII-arrested oocytes in a concentration-dependent manner, with more than 90% of oocytes exhibiting GVBD inhibition and MII activation at 100 nM This is approximately 500$\sim$1,000 times more potent than the activity reported for the cdk inhibitors roscovitine (${\sim}50{\mu}M$) and butyrolactone (${\sim}100{\mu}M$). Based on the results of previous in vitro kinase assays, we expected BMI-1026 to inhibit only cdk1 activation in oocytes and eggs, not MAP kinase. However, in our cell-based system, it inhibited the activity of both kinases. We also found that the effect of BMI-1026 is reversible. Our results suggest that BMI-1026 inhibits GVBD and activates MII-arrested oocytes efficiently and reversibly and that it also inhibits both cdk1/histone HI kinase and MAP kinase in mouse oocytes.
Bhatarrai, Grishma;Choi, Jeong-Wook;Seong, Su Hui;Nam, Taek-Jeong;Jung, Hyun Ah;Choi, Jae Sue
Natural Product Sciences
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v.27
no.1
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pp.28-35
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2021
The aim of this study was to anatomize the therapeutic potential of alaternin (=7-hydroxyemodin) against inflammation, advanced glycation end products (AGEs) formation, tyrosinase, and two cyclin-dependent kinases (CDKs), CDK2 and CDK4, and compare its potency with emodin. Alaternin showed lower cytotoxicity and higher dose-dependent inhibition against lipopolysaccharide (LPS) induced nitric oxide (NO) production with half maximal inhibitory concentration (IC50) of 18.68 µM. Similarly, alaternin efficaciously inhibited biotransformation of fluorescent AGEs and amyloid cross-β structure on the bovine serum albumin (BSA)-glucose-fructose system, five times more than emodin. Interestingly, alaternin also showed selective activity against CDK4 at 170 µM, whereas emodin inhibited both CDK2 and CDK4 at a concentration of 17 and 380 µM respectively. In addition, alaternin showed dose-dependent inhibitory activity against mushroom tyrosinase with inhibition percentage of 35.84 % at 400 µM. Altogether, alaternin with pronounced inhibition against inflammatory mediator (NO), glycated products formation, and targeted inhibition towards CDK4 receptor can be taken as an important candidate to target multiple diseases.
To maintain cellular homeostasis against the demands of the extracellular environment, a precise regulation of kinases and phosphatases is essential. In cell cycle regulation mechanisms, activation of the cyclin-dependent kinase (CDK1) and cyclin B complex (CDK1:cyclin B) causes a remarkable change in protein phosphorylation. Activation of CDK1:cyclin B is regulated by two auto-amplification loops-CDK1:cyclin B activates Cdc25, its own activating phosphatase, and inhibits Wee1, its own inhibiting kinase. Recent biological evidence has revealed that the inhibition of its counteracting phosphatase activity also occurs, and it is parallel to CDK1:cyclin B activation during mitosis. Phosphatase regulation of mitotic kinases and their substrates is essential to ensure that the progression of the cell cycle is ordered. Outlining how the mutual control of kinases and phosphatases governs the localization and timing of cell division will give us a new understanding about cell cycle regulation.
Retinoic acid (RA) and dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP) induce the differentiation of the multipotent embryonic carcinoma cell line, F9 cells, into parietal endoderm like cell. The F9 cells are highly proliferative doubling approximately 12 hourse. S Phase is predominant, lasting 10 hours and G2/M phase occupies most of the remaining cycle (2 hours) and G1 phase is nearly non-existent. In this study, we showed the effect of RA and dbcAMPon the cell cycle associated molecules (especially around G1 phase) during F9 cell differentiation. Differentiation of F9 cells was induced by the combined addition of RA ($10^{-7}M$) and dbcAMP (0.5mM), and cells were harvested daily up to 4 days. Flow cytometric analysis showed the prolongation of G1 phase around 30 hours after induction. Western blot analysis revealed that the amount of cyclin D1 and cdk2 were increased at day 4. However, histone H1 kinase activity of cdk2 was decreased. These data strongly suggest that RA and dbcAMP induce the growth arrest of F9 cells at G1 phase by decreasing the activity of cdk2, although they have increased the protein contents of cyclin D1 and cdk2. The reason for the discrepancy between the H1 kinase activity and protein contents are not clear yet.
Regulation of cell proliferation is a complex process involving the regulated expression and /or modification of discrete gene products. which control transition between different stages of the cycle. The purpose of this short review is to provide an overview of somatic cell cycle events and their controls. Cycline have appeared as major positive regulators in this network, because their association to the cyclin-dependent kinases(Cdks) allows the subsequent activation on the Cdk/cyclin complexes and their catalatic activity. In mammalian cells, early to mid G1 progression and late G1 progression leading to S phase entry are directed by D-type cyclins-Cdk4, 6 and cyclin E-Cdk 2 both of which can phosphorylate the retinoblastoma protein (pRB). pRB is a transcriptional repressor which, in its unphosphorylated state, binds to members of the E2F transcription factor family and blocks E2F-dependent transcription of genes controlling the G1 to S phase transition an subsequent DNA synthesis. Cyclin A is produced in late G1 and expressed during S and G2 phae, and expression of B-type cyclins is typically maximal during the G2 to M phase transition and it controls the passage through M phase. They primarily associate with the activate Cdk2, and Cdc2, respectively. On the other hand, the Cdk inhibitors negatively control the activity of C아/cyclin complex by coordinating internal and/or external signals and impending proliferation at several key checkpoints. These current and further findings will provide novel approaches to understanding and treating major diseases.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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2006.04a
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pp.95-105
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2006
Alzheimer's disease (AD) is an irreversible, progressive brain disorder that is characterized by dementia. Amounts of p25 and cdk5 kinase activity are specifically upregulated in AD patient's brain samples. Considerable evidence now points importance of p25/cdk5 in generation of A$\beta$ peptides and hyperphosphorylation of tau linking amyloid plaques and neurofibrillary tangles, two major pathological hallmarks of AD. We demonstrated that P25/CDK5 phosphorylates BACE1, the first step protease to produce A$\beta$. P25/CDK5 inhibitors to reduce BACE1 phosphorylation and the secretion of A$\beta$ are screened through in silica, in vitro, and cell-based assays. Out of 4.3 million chemicals we finally selected two compounds to have IC50 of 10 microM in cell-based assays. The inhibitors block Tau phosphrorylation as well as BACE1 phosphorylation. In conclusion P25 should be one of the best targets for AD therapeutics.
1 The present work was performed to investigate the effects of ginsenoside Rh2 on proliferation, cell cycle-regulation and differentiation of human leukemia HL-60 cells as well as the underlying mechanisms for these effects. 2 Ginsenoside Rh2 potently inhibited the proliferation of HL-60 cells in both a dose- and time-dependent manner with an $IC_{50}$, $20{\mu}M$. 3 DNA flow-cytometry indicated that ginsenoside Rh2 markedly induced a $G_1$ phase arrest of HL-60 cells. 4 Among the $G_1$ phase cell cycle-related proteins, the levels of cyclin-dependent kinase(CDK)4, 6 and cyclin D1, cyclin D2, cyclin D3 were reduced by ginsenoside Rh2, whereas the steadystate levels of CDK2 and cyclin E were unaffected. 5 The protein levels of a CDK inhibitor p16, $p21^{CIP1/WAF1}$ and $p27^{KIP1}$ were markedly increased by ginsenoside Rh2. 6 Ginsenoside Rh2 markedly enhanced the binding of $p21^{CIP1/WAF1}$ and $p27^{KIP1}$ with CDK2 and CDK6, resulting in the reduced activity of both kinases and the hypophosphorylation of Rb protein. 7 We furthermore suggest that ginsenoside Rh2 is a potent inducer of the differentiation of HL-60 cells, based on observations such as a reduction of the nitroblue tetrazolium level, an increase in the esterase activities and phagocytic activity, morphology changes, and the expression of CD11b, CD14, CD64 and CD66b surface antigens. 8 In conclusion, the onset of ginsenoside Rh2-induced the $G_0/G_1$ arrest of HL-60 cells prior to the differentiation is linked to a sharp up-regulation of the $p21^{CIP1/WAF1}$ level and a decrease in the CDK2, CDK4 and CDK6 activities. This is the first report demonstrating that ginsenoside Rh2 potently inhibits the proliferation of human promyelocytic HL-60 cells via the $G_1$ phase cell cycle arrest and differentiation induction.
Human prostate cancer is the second most frequently diagnosed cancer worldwide, and its incidence rate continues to increase. Advanced prostate cancer is more difficult to treat than early forms due to its chemotherapy resistance. There is need for more effective agents that can inhibit the progression of advanced prostate cancer. Demethoxyfumitremorgin C (DMFTC) was isolated from the fermentation extract of the marine fungus Aspergillus fumigatus. Antiproliferative activity of DMFTC against human prostate cancer PC3 cells was examined through cell cycle analysis by flow cytometry, the fluorescent nuclear imaging analysis with propidium iodide (PI), and proteins expression related to cell cycle arrest and apoptosis were investigated via Western blotting. DMFTC inhibited PC3 cells growth through G1 phase cell cycle arrest and apoptosis induction. It activated the tumor suppressor p53 and the Cdk inhibitor p21, which regulate the cell progression into the G1 phase. Additionally, PI-positive late apoptotic non-viable cells were increased and the expression levels of the G1-positive downstream regulators cyclin D, cyclin E, Cdk2, and Cdk4 were decreased by DMFTC treatment. These results suggest that DMFTC induces G1 arrest and apoptosis induction through regulation of p53/p21-dependent cyclin-Cdk complexes, and it may be a useful therapeutic agent for the treatment of human advanced prostate cancer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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