• 생명과학회지
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• 제27권11호
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• pp.1245-1255
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• 2017

암세포는 정상세포와는 다른 metabolism 특히 glycolytic switch를 나타낸다. Glycolytic switch는 암세포가 정상세포와 달리 산소가 충분한 상태에서도 미토콘드리아에 의존하지 않고 glycolysis를 통해 대부분의 ATP 에너지를 생성하는 현상이다. 또한 암세포는 invasion 및 metastasis 능력을 획득하기 위해 epithelial-mesenchymal transition (EMT)를 나타낸다. EMT와 glycolytic switch는 암세포의 생존 및 증식에 관여하는 중요한 현상이지만, 이들 상호작용 및 그 기작에 대한 연구는 아직 밝혀져 있지 않다. Snail은 EMT를 유도하는 주요한 전사인자이다. 본 연구진은 이전 연구에서 Snail이 발생 및 암성장에 관여하는 전사인자인 Dlx-2에 의해 조절됨을 밝혔다. 또한 Wnt가 Dlx-2/Snail cascade을 통하여 EMT 및 glycolytic switch을 유도함을 밝혔다. 본 연구에서는 glycolytic switch가 Wnt에 의한 EMT에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. Dlx-2/Snail의 glycolytic switch target 유전자로 phosphofructokinase-2/fructose-2,6-bisphosphatase 2 (PFKFB2)를 발굴하였다. PFKFB2는 fructose-2,6-bisphosphate (F2,6BP)의 합성 및 분해에 관여하는 효소로서 glycolysis에서 중요하게 작용한다. Wnt에 의해 PFKFB2 발현이 Dlx-2/Snail 의존적으로 증가함을 관찰하였다. 또한 PFKFB2를 knockdown한 결과 Wnt에 의한 EMT가 억제되므로 glycolytic switch가 Wnt에 의한 EMT에 관여할 가능성이 높을 것으로 보인다. 뿐만 아니라 PFKFB2 shRNA가 xenograft mouse model에서 tumor 성장 및 metastasis를 억제하는 것으로 나타났다. 또한 Human 암조직에서 정상조직에 비해 PFKFB2의 발현이 높음을 관찰하였다. 따라서 PFKFB2가 Wnt-Dlx-2/Snail-induced EMT 및 metastasis에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

• 생명과학회지
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• 제21권9호
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• pp.1301-1309
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• 2011

비만은 중성지방이 체내에 과잉으로 축적되어 지방 본래의 에너지 저장과 대사조절의 기능을 정상적으로 하지 못하는 상태를 말한다. 본 연구진은 siRNA 방법을 이용하여 Wingless-type MMTV integration site (WNT)/${\beta}$-catenin pathway에 의한 지방축적 조절에서 중요한 역할을 하는 유전자를 확인하고자 하였다. WNT/${\beta}$-catenin pathway에 속한 유전자 중 ${\beta}$-catenin을 siRNA기법을 통하여 knock down 한 후 adipogenesis의 핵심 조절자인 peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)${\gamma}$, CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP)${\alpha}$의 mRNA와 단백질 발현 변화를 확인해 보았다. 그 결과 ${\beta}$-catenin유전자의 knock down에 의하여 PPAR${\gamma}$, CEBP${\alpha}$의 유전자 및 단백질 발현이 유의하게 증가함을 확인하였다. WNT/${\beta}$-catenin pathway에서 ${\beta}$-catenin의 상위 조절자인 LRP6와 DVL2의 knock down에 의한 adipogenesis 조절 유무를 분석하였으나 유의적인 영향을 미치지 못하는 것으로 발견되었다. 이는 ${\beta}$-catenin이 상위 조절자들의 영향을 받기 보다는 독립적인 기작으로 PPAR${\gamma}$, CEBP${\alpha}$의 mRNA, 단백질 발현의 조절함으로써 adipogenesis의 negative regulator의 기능을 하는 것으로 판단된다. 또한 290명의 한국인을 대상으로 비만의 대표적인 표지인자인 혈중 중성지방 농도와 혈중 콜레스테롤 농도에 대한 ${\beta}$-catenin 유전자의 단일염기다형성(SNP)과의 연관성을 통계 분석해보았다. 그 결과 프로모터 부분에 위치한 4종류의 SNP 중에서 transcription개시 지점으로부터 -10,288위치에 존재하는 C>T polymorphism인 rs7630377이 유의하게 혈중 중성지방 농도와 연관성이 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 ${\beta}$-catenin이 세포 수준에서 뿐 아니라 인체에서도 지방축적에 유의적인 영향을 미치고 있음을 제시하고 있다.

• 생명과학회지
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• 제21권2호
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• pp.183-193
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• 2011

중간엽 줄기세포의 이동과 분화는 손상된 조직의 재생을 위해 필수적이다. Sphingosine-1-phosphate (S1P)는 세포성장, 생존, 분화, 이동성 등 여러 가지 생명현상에 중요한 역할을 하는 생리활성 지질이다. 본 연구에서는 인체 골수유래 중간엽 줄기세포의 이동과 세포분화에 대한 S1P의 영향을 조사하였다. S1P는 중간엽 줄기세포의 이동을 증가시켰으며 pertussis toxin의 전처리는 S1P에 의한 세포이동을 억제하였다. 본 결과는 S1P에 의한 세포 이동과정에 Gi에 연결된 수용체가 관여함을 제시한다. $S1P_1$과 $S1P_3$ 수용체에 대한 길항제인 VPC23019의 전처리나 siRNA를 이용한 $S1P_1$ 수용체의 발현억제는 S1P에 의한 세포 내 칼슘 증가와 중간엽 줄기세포의 이동을 저해 하였다. 또한, S1P의 처리는 중간엽 줄기세포에서 평활근세포의 표지유전자인 $\alpha$-smooth muscle actin ($\alpha$-SMA)의 발현을 증가시켰으며 VPC23019의 전처리는 S1P에 의한 $\alpha$-SMA의 발현증가를 저해하였다. S1P는 중간엽 줄기세포에서 p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK)의 인산화를 촉진하였으며 p38 MAPK의 저해제인 SB202190의 전처리 또는 p38 MAPK의 dominant negative mutant의 과발현은 S1P에 의한 중간엽 줄기세포의 이동 $\alpha$-SMA 발현증가를 억제하였다. 본 연구결과는 S1P가 $S1P_1$-p38 MAPK 신호전달기전을 통해 중간엽 줄기세포의 이동과 평활근세포로의 분화를 촉진함으로써 중간엽 줄기세포를 이용한 조직재생에의 활용 가능성을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제29권4호
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• pp.402-409
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• 2019

생삼을 쪄서 건조시킨 홍삼은 전통적으로 사용되고 있는 약재로서 면역, 내분비 및 중추신경계 작용을 증진시키며 염증을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 그람 양성균의 세포벽 성분인 lipoteichoic acid (LTA)에 의한 염증반응에 홍삼추출액(RGE)이 항염증 효과를 가지는지 관찰하고 그 작용 기전을 연구하였다. BV-2 소교세포에서 RGE는 세포에 독성을 유도하지 않으면서 LTA로 인한 nitric oxide (NO)의 생성과 inducible nitric oxide synthase (iNOS) 발현을 억제하였으며, NF-kB p65의 핵으로의 이동과 IkB-a의 분해 또한 억제하였다. 한편, RGE는 농도의존적으로 heme oxygenase-1 (HO-1)의 발현을 유도하였으며, HO-1 siRNA를 처리했을 때는 RGE가 iNOS의 발현을 억제하지 못하였다. RGE는 HO-1의 발현에 관여하는 전사인자인 nuclear factor E2-related factor 2 (Nrf2)를 핵으로 이동을 촉진시켰다. 또한 RGE에 의한 HO-1의 발현은 phosphatidylinositol-3-kinase(PI-3K) 및 MAPK 억제제에 의해 감소되었으며, RGE가 Akt와 ERK, p38, JNK의 인산화를 유도하였다. 이상의 결과를 종합해보면, RGE는 PI-3K/Akt 및 ERK, p38, JNK 신호전달과정을 통해 HO-1의 발현을 유도함으로써 NO와 같은 염증매개물질의 생성을 억제한다는 것을 알 수 있다. 그러므로 홍삼추출액은 그람 양성균에 의한 신경염증과 염증관련 신경계 질환의 치료제로서 사용될 수 있을 것이라 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제29권1호
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• pp.9-17
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• 2019

암조직의 내부에서 hypoxia와 glucose depletion 등의 microenvironmental stress를 받게 되면 necrosis가 유도되고, 실제로 암 조직 내부에서 necrotic core 형성이 관찰된다. Necrotic cells은 high mobility group box 1(HMGB1)를 extracellular space로 방출하는 것으로 알려져 있다. 방출된 HMGB1은 tumor-promoting cytokine으로 작용함으로써 tumor development 시 inflammation, metabolism 및 metastasis에 기여한다. 본 연구에서 non-invasive breast cancer cells MCF-7이 solid tumor의 in vitro model인 multicellular tumor spheroid (MTS) 배양을 통해 완전한 구형의 MTS를 형성하며 MTS가 성장함에 따라 inner region에 necrosis가 유도됨을 밝혔다. 또한 MCF-7 세포의 MTS 배양은 Snail 의존적으로 epithelial-mesenchymal transition (EMT)를 유도함을 관찰하였다. HMGB1의 cell surface receptors인 RAGE, TLR2, TLR4 발현이 MTS 배양에 의해 증가됨을 발견하였다. RAGE, TLR2, TLR4 를 knockdown한 결과 MTS 성장을 억제할 뿐만 아니라 MTS에 의해 증가되는 Snail 발현을 억제함을 밝혔다. 이는 MTS-induced Snail 발현이 RAGE/TLR2/TLR4의존적으로 조절되며 RAGE/TLR2/TLR4-Snail이 MTS 성장에 관여하는 것으로 보인다. 또한 Snail, RAGE, TLR2, TLR4 shRNA는 MTS 배양에 의해 유도되는 EMT를 억제함을 밝혔다. 실제 인간 암조직에서 정상조직에 비해 RAGE, TLR2, TLR4 유전자의 발현이 높음을 관찰하였다. 따라서 HMGB1이 RAGE/TLR2/4-Snail axis를 통해 MTS 배양에 따른 성장 및 EMT에 중요하게 작용할 것으로 예상된다.

• 생명과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1179-1191
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• 2019

암세포는 epithelial mesenchymal transition (EMT)를 통해 tumor invasion과 metastasis가 일어나며, 또한 정상세포와 다른 oncogenic metabolic phenotypes 획득 즉, glycolytic switch 등이 암 발생과 진행에 깊이 연관되어 있음이 잘 알려져 있다. High-mobility group box 1 (HMGB1)은 chromatin-associated nuclear protein으로 알려져 있으나, dying cells 또는 immune cells로부터 방출되기도 한다. 방출된 HMGB1은 damage-associated molecular pattern (DAMP)로서 작용하여 EMT 및 invasion, metastasis를 유도함으로서 tumor progression에 기여한다고 알려졌다. 본 연구에서 HMGB1에 의해 EMT와 glycolytic switch 유도되며, 이 과정은 Snail 의존적임을 확인하였다. 또한 HMGB1/Snail cascade는 COX subunits인 COXVIIa와 COXVIIc의 발현 억제를 통해 mitochondrial repression과 cytochrome c oxidase (COX) inhibition을 유도하였다. HMGB1은 Snail를 통해 glycolytic switch의 주요 효소인 hexokinase 2 (HK2), phosphofructokinase-2/fructose-2,6-bisphosphatase 2 (PFKFB2), phosphoglycerate mutase 1 (PGAM1)의 발현을 증가시켰다. 이들 효소는 glycolytic switch에 중요하게 관여하는 것으로 알려져 있다. 이들 해당과정의 효소들을 knockdown한 결과 HMGB1에 의한 EMT를 억제함으로써 glycolysis와 HMGB1-induced EMT가 밀접하게 연관되어 있을 제시하였다. 이상의 연구 결과들은 HMGB1/Snail cascade가 EMT 및 glycolytic switch, mitochondrial repression에 중요하게 작용할 것임을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제32권11호
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• pp.833-840
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• 2022

만성 염증은 종양의 발생 및 진행과 밀접하게 연관되어 있다. 핵인자 kappa B (NF-κB)는 5개의 전사인자로 구성되며 염증 반응에 필수적인 역할을 한다. 다양한 암에서 NF-κB의 조절장애가 보고되고 있으며 NF-κB 조절이 암 치료에 있어 핵심 표적이 된다. 본 연구에서는 CDC Like Kinase 3 (CLK3)를 NF-κB 신호전달 경로를 조절하는 새로운 키네이스임을 확인하였다. 우리는 CLK3가 정규 및 비정규 NF-κB 신호전달경로를 억제하는 것을 밝혔다. CLK3 과발현 또는 knock-down 세포주를 이용한 루시퍼레이즈 분석 결과, 이 키네이스는 TNFα와 PMA가 유도하는 정규 NF-κB 신호전달경로 활성을 억제하였다. 또한 CLK3 과발현은 잘 알려진 비정규 NF-κB 신호경로 유도제인 NF-κB-inducing kinase (NIK) 또는 CD40에 의한 NF-κB 활성을 저해하였다. 추가적으로 CLK3의 NF-κB 신호전달 저해기전을 설명하고자 TNFα 처리 후 웨스턴 블롯 분석으로 이 키네이스 영향권 내에 있는 NF-κB 신호경로 분자들을 식별하였다. 그 결과 CLK3가 TAK1, IKKα/α, p65, IκBα 및 ERK1/2-MAPK의 인산화/활성화를 저해하여 TNFα 처리로 유도된 NF-κB 및 MAPK 신호경로를 모두 억제함을 밝혔다. 앞으로의 연구는 CLK3가 정규 및 비정규 NF-κB 경로를 억제하는 기작을 밝히는데 초점을 맞출 것이다. 위 연구 결과들을 토대로 CLK3가 NF-κB 신호전달경로의 새로운 음성 조절자로써 기능함을 제시하였다.

• 생명과학회지
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• 제34권4호
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• pp.271-278
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• 2024

Redox factor (Ref)-1은 세포질과 핵을 오가며 산화환원(redox) 환경에 민감한 transcription factors의 조절과 손상된 DNA의 교정 등 다양한 기능을 수행하는 단백질이다. 하지만, 단핵구(monocyte)의 대식세포(macrophage)로의 분화과정에서 Ref-1의 역할은 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 인간 단핵구세포주 THP-1을 이용하여 Ref-1의 단핵구 분화과정에 미치는 영향을 조사하였다. 분화제 phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)는 시간이 지날수록 세포의 부착능을 증가시키고 포식기능의 현저한 증가를 보이지만, Ref-1의 세포 내 양을 현저히 감소시켰다. Ref-1의 억제제인 E3330와 siRNA 기법을 이용한 Ref-1 knock- down은 PMA에 의한 세포 부착능과 막표면 분화인자의 발현을 현저히 감소시켰다. 이는 PMA에 자극을 받은 THP-1 세포의 분화 초기과정에는 Ref-1의 역할이 절대적으로 필요하다는 것을 의미한다. 단핵구 분화과정에서 Ref-1의 작용기전을 조사하기 위하여, PMA로 자극한 THP-1 세포의 세포질과 핵에서 Ref-1의 분포를 조사하였다. 놀랍게도, PMA 자극은 Ref-1을 빠르게 핵으로 이동하는 결과를 나타내었다. Ref-1의 핵으로의 이동이 단핵구 분화에 필요함을 증명하기 위하여, nuclear localization sequence (NLS)가 제거된 Ref-1 vector를 사용하였다. 그 결과, 핵으로의 이동이 제한된 ∆NLS Ref-1의 과발현은 PMA 자극에 의한 막표면 단백질의 발현 억제와 포식기능의 현저한 감소를 보였다. 이를 종합하면, Ref-1은 분화제 자극에 의한 분화 유도 초기과정에 핵으로 이동하여 다양한 분화인자의 발현에 관여하는 것으로 보인다.