Lee, Hyunjung;Park, Jinyoung;Kim, Eunice EunKyeong;Yoo, Young Sook;Song, Eun Joo
BMB Reports
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v.49
no.5
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pp.270-275
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2016
The Ubiquitin proteasome system (UPS) plays roles in protein degradation, cell cycle control, and growth and inflammatory cell signaling. Dysfunction of UPS in cardiac diseases has been seen in many studies. Cholesterol acts as an inducer of cardiac hypertrophy. In this study, the effect of proteasome inhibitors on the cholesterol-induced hypertrophic growth in H9c2 cells is examined in order to observe whether UPS is involved in cardiac hypertrophy. The treatment of proteasome inhibitors MG132 and Bortezomib markedly reduced cellular surface area and mRNA expression of β-MHC in cholesterol-induced cardiac hypertrophy. In addition, activated AKT and ERK were significantly attenuated by MG132 and Bortezomib in cholesterol-induced cardiac hypertrophy. We demonstrated that cholesterol-induced cardiac hypertrophy was suppressed by proteasome inhibitors. Thus, regulatory mechanism of cholesterol-induced cardiac hypertrophy by proteasome inhibitors may provide a new therapeutic strategy to prevent the progression of heart failure.
Previously, we identified the 20S proteasome ${\alpha}$-subunit of Magnaporthe oryzae (M. oryzae) induced during appressorium formation, and detected an increase in multiple protein ubiquitination during the early appressorium formation process (Kim et al., 2004). In this study, we further attempted to determine whether the proteasome is involved in the appressorium formation of M. oryzae both in vitro and in planta, using proteasome inhibitors. A significant increase in 20S proteasome during fungal germination and appressorium formation was observed using Western blot analysis with 20S proteasome antibody, demonstrating that proteasome-mediated protein degradation was involved in appressorium formation. Pharmacological analysis using proteasome inhibitors, MG-132, proteasome inhibitor I (PI) and proteasome inhibitor II (PII) revealed that germination and appressorium formation were delayed for 4 to 6 h on rice leaf wax-coated plates. Similarly, the treatment of proteasome inhibitors with fungal conidia on the rice leaf surface delayed appressorium formation and host infection processes as well. Additionally, fungal pathogenicity was strongly reduced at 4 days' postfungal infection. These data indicated that the fungal 20S proteasome might be involved in the pathogenicity of M. oryzae by the suppression of germination and appressorium formation.
Recently proteasome inhibitors have been emerged as potential anticancer agents. In a continuous study on exploring proteasome inhibitors from natural products, fruiting body of Hericium erinaceum was investigated. The MeOH extracts of the fruiting body of Hericium erinaceum was fractionated with several solvents and the fractions were evaluated on the activity to screen the proteasome inhibitors. The n-Hexane and CHCl3 frs. showed potent activity, of which chemical investigations led to ergosterol peroxide (1), hericenones C (2) and D (3). Their structures were determined by spectroscopic methods such as $^1H$-NMR, $^{13}C$-NMR, and FABMS spectra.
Inhibition of proteasome activity may reduce many types of cancer, so it's pathway is effective in cancer as well as in clinical fields. Here the author has carried out experiment targeting on the elevation of apoptosis in oral cancer cells by combination of proteasome inhibitor, lactacystin, and DNA replication inhibitor, etoposide. The growth of KB cells was measured by MTT methods and apoptosis was analyzed by DNA fragmentation and Hochest nucleus staining. The proteasome activity was analyzed by fluorescent tagged peptide and cellular protein expression was detected by Western hybridization. Though lactacystin and etoposide inhibited KB cell growth alone, but low combined doses inhibited cell growth more strongly and induced apoptosis. The proteasome activity was also seriously inhibited by the combination of both chemicals. Tumor suppressor proteins and apoptosis inducing proteins were highly increased under the combination of both chemicals. From above studies we can conclude that proteasome inhibitors may be used for the treatment of oral cancer and proteasome inhibitors with DNA replication inhibitors may be effective in clinical trials of oral cancer.
Cyanobacteria, blue-green algae, are a rich source of bioactive secondary metabolites with many potential applications. The ubiquitin-proteasome proteolytic system plays an important role in selective protein degradation and regulates cellular events including apoptosis. Cancer cells are more sensitive to the proapoptotic effects of proteasome inhibition than normal cells. Thus, proteasome inhibitors can be potential anticancer agents. Cyanobacteria have been shown to be a rich source of highly effective inhibitors of proteases. A proteasome inhibitor was screened from an extract of the culture of Scytonema hofmanni on the basis of its inhibitory activity, which led to the isolation of nostodione A with an $IC_{50}$ value of 50${\mu}M$. Its structure was determined by spectroscopic methods such as $^{1}H$-NMR and ESI-MS spectral analyses.
Park, Jeong-A;Kim, Young-Eun;Ha, Yang-Hwa;Kwon, Hyung-Joo;Lee, Young-Hee
BMB Reports
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v.45
no.5
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pp.299-304
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2012
The ubiquitin-proteasome system is a major proteolytic system for nonlysosomal degradation of cellular proteins. Here, we investigated the response of mouse embryonic stem (ES) cells under proteotoxic stress. Proteasome inhibitors induced expression of heat shock protein 70 (HSP70) in a concentration- and time-dependent manner, and also induced apoptosis of ES cells. Importantly, more apoptotic cells were observed in ES cells compared with other somatic cells. To understand this phenomenon, we further investigated the expression of HSP70 and pluripotent cell markers. HSP70 expression was more significantly increased in somatic cells than in ES cells, and expression levels of pluripotent cell markers such as Oct4 and Nanog were decreased in ES cells. These results suggest that higher sensitivity of ES cells to proteotoxic stress may be related with lower capacity of HSP70 expression and decreased pluripotent cell marker expression, which is essential for the survival of ES cells.
Ubiquitin-proteasome proteolytic system plays an important role in selective protein degradation and regulates cellular events including apoptosis. Cancer cells have been shown to be more sensitive to the proapoptotic effects of proteasome inhibition than normal cells. Thus, proteasome inhibitor can be potential anticancer agent. Since the MeOH extracts of psoraleae semen and processed psoraleae semen showed potent proteasome inhibition activity, the fractions of the extracts were evaluated on the activity to screen the proteasome inhibitors. The $CHCl_3$ fr. of the processed psoraleae semen showed the most potent activity, of which chemical investigation led to two coumarins, psoralen and isopsoralen. Their structures were determined by spectroscopic methods such as $^1H-NMR$ and EIMS spectra.
Proteasome inhibitors can promote apoptosis and cell cycle arrest in cancer cells by inhibition of nuclear factorkappaB ($NF-{\kappa}B$) activation. The purpose of this study was to investigate the effects of persimmon leaf extract (PSE) on proteasome activity in HepG2 human liver cancer cells. PSE treatment inhibited the proteasome activity and $NF-{\kappa}B$ activation in a dose-dependent manner in HepG2 human liver cancer cells (p<0.05). PSE treatment increased the population of cells in G2/M and sub-G1 phases. The results suggested that PSE is one of the candidate substances that may be developed into a proteasome inhibitor.
Lactacystin, a microbial natural product synthesized by Streptomyces, has been commonly used as a selective proteasome inhibitor in many studies. Proteasome inhibitors is known to be preventing the proliferation of cancer cells in vivo as well as in vitro. Furthermore, proteasome inhibitors, as single or combined with other anticancer agents, are suggested as a new class of potential anticancer agents. This study was undertaken to examine in vitro effects of cytotoxicity and growth inhibition, and the molecular mechanism underlying induction of apoptosis in SCC25 human tongue sqaumous cell carcinoma cell line treated with lactacystin. The viability of SCC25 cells, human normal keratinocytes (HaCaT cells) and human gingiva fibroblasts (HGF-1 cells), and the growth inhibition of SCC25 cells were assessed by MTT assay and clonogenic assay respectively. The hoechst staining, hemacolor staining and TUNEL staining were conducted to observe SCC25 cells undergoing apoptosis. SCC25 cells were treated with lactacystin, and Western blotting, immunocytochemistry, confocal microscopy, FAScan flow cytometry, MMP activity, and proteasome activity were performed. Lactacystin treatment of SCC25 cells resulted in a time- and does-dependent decrease of cell viability and a does-dependent inhibition of cell growth, and induced apoptotic cell death. Interestingly, lactacytin remarkably revealed cytotoxicity in SCC25 cells but not normal cells. And tested SCC25 cells showed several lines of apoptotic manifestation such as nuclear condensation, DNA fragmentation, the reduction of MMP and proteasome activity, the decrease of DNA contents, the release of cytochrome c into cytosol, the translocation of AIF and DFF40 (CAD) onto nuclei, the up-regulation of Bax, and the activation of caspase-7, caspase-3, PARP, lamin A/C and DFF45 (ICAD). Flow cytometric analysis revealed that lactacystin resulted in G1 arrest in cell cycle progression which was associated with up-regulation in the protein expression of CDK inhibitors, $p21^{WAF1/CIP1}$ and $p27^{KIP1}$. We presented data indicating that lactacystin induces G1 cell cycle arrest and apoptois via proteasome, mitochondria and caspase pathway in SCC25 cells. Therefore our data provide the possibility that lactacystin could be as a novel therapeutic strategy for human tongue squamous cell carcinoma.
We examined a role of proteasome, the non-lysosomal multicatalytic protease complex,on the differentiation of chick embryonic myoblasts in culture. The peptide hydrolyzing activities of proteasome were found to change; the hydrolyzing activity against N-succinyl-Leu-Leu- Val- Tyr-7 -amido-4-methy1coumarin (SLLVY-AMC) was prominent and increased with myogenic differentiation. Proteasome inhibitors, N-carbobenzoxy-Leu-Leu-norvalinal (MG115) and N-carbobenzoxy-Ile-Glu (O-t-butyl)-Ala-Leucinal (PSI), blocked membrane fusion of myoblasts as well as the SLLVY-AMC hydrolyzing activity. Those inhibitory activities of the agents occurred in parallel, but were reversible and both cell fusion and the peptidase activity were restored when the agents were withdrawn from the culture medium. On the other hand, the agents caused accumulation of the ubiquitinylated proteins in the cytoskeletal proteins. These results suggest that each of the peptide hydrolyzing activities of proteasome is independently regulated during the myogenic differentiation and the chymotrypsin-like activity may play an important role in that process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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