• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.231-238
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• 2008

암세포의 침윤은 숙주 조직의의 기저막과 세포외 기질을 침투함으로써 일어난다. 침윤과 전이과정에는 단백질가수분해 효소인 matrix metalloproteinases (MMPs)가 깊이 연관되어 있는 것으로 알려져 있으며, MMP의 가수분해 활성은 tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs)라는 억제 단백질에 의해 억제된다. TIMP-2는 21kDa 크기의 포유류 단백질로 대장균에서 과발현 시 다른 많은 포유류 단백질과 마찬가지로 가용성이 낮은 봉입체 형태로 발현된다. TIMP-2 단백질의 접힘에 6개의 이황화결합이 필요하고, 이는 일반적으로 대장균 환경은 적합하지 않다. 본 연구에서는 대장균에서 불가용성으로 발현되는 TIMP-2 유전자를 유전자셔플링 기법의 한 가지인 StEP (staggered extension process)를 변형하고 동시에 $Mn^{2+}$ 농도 변화와 dGTP 불균형을 이용한 무작위 돌연변이 기법을 혼용하여 대장균에서 가용성 TMP-2 재조합 변이체를 생성하고자 하였다. 무작위로 재조합된 TIMP-2 유전자 중에서 가용성으로 발현되는 TIMP-2 유전자를 선별하기 위해서 chloramphenicol acetyltransferase (CAT)-융합 방법을 도입하였다. CAT 유전자가 가용성으로 발현되는 재조합 TIMP-2 유전자에 융합되면 이를 갖는 E. coli는 높은 chloramphenicol 환경에서 생존이 가능하게 된다. 이러한 in virro mutageuesis 기법과 CAT-융합 방법으로 대장균 가용성 TIMP-2 재조합 변이체를 14가지 얻을 수 있었다. 변이체 TIMP-2의 아미노산서열 분석과 구조 분석 결과 주로 소수성 아미노산이 친수성 아미노산으로 전환되었고, MMP와의 결합이 관여하지 않는 C-말단 부위에 돌연변이가 집중되어 있었다. 본 연구에서 개발된 간편하고 새로운 in vitro 재조합 방법과 CAT을 이용한 스크리닝 기법은 다른 많은 대장균 내 불가용성 단백질의 발현에도 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제53권4호
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• pp.510-518
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• 2010

목 적: 가와사끼병은 급성 전신성 미세혈관염으로서, 소아의 후천성 심질환의 가장 흔한 원인이다. 가와사끼병의 관상동맥병변에 대한 조직병리학적 소견은 미만성 혈관염에 의한 관상동맥벽의 파괴를 시사하는데, matrix metalloproteinase (MMP)와 그 내인성 억제인자인 tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP)가 이러한 과정에 주요한 역할을 할 것으로 생각되고 있으며, 그 중에도 MMP-9이 최근 가장 주목을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는, 한국의 가와사끼병 환아들에서 MMP-9과 그 억제인자들인 TIMP-1, TIMP-2가 갖는 임상적 중요성을 평가하고자 하였다. 방 법: 가와사끼병 환아 47명을 연구대상으로 하였고, 급성열성 세균감염 환아 14명을 대조군으로 하였다. 혈중 MMP-9, TIMP-1, TIMP-2의 농도를 kit를 통한 효소 면역법을 이용하여 측정하였고, 각 임상 단계 및 관상동맥병변의 유무에 따라 비교분석하였다. 결 과: 급성기에 MMP-9과 TIMP-1은 가와사끼군에서 대조군에 비해 유의하게 높았고, TIMP-2는 오히려 낮았다($P$<0.05). 급성기에 증가한 MMP-9은 아급성기와 회복기에 유의하게 감소하였다($P$<0.05). 관상동맥 확장군과 비확장군의 비교에서는, 확장군에서 급성기 MMP-9과 TIMP-1, MMP-9/TIMP-2가 낮았으며, 아급성기로 가면서 통계적으로 유의하게 증가하였다가 다시 회복기로 가면서 감소하는 양상을 보였다($P$<0.05). MMP-9은 급성기와 아급성기에 TIMP-1과 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 보였고, TIMP-2와는 아급성기와 회복기에 음의 상관관계를 보였다($P$<0.05). 결 론: 이러한 결과들은 MMP-9과 TIMP-1의 증가, 그리고 MMP-9과 TIMP-2의 불균형이 가와사끼병, 특히 그 관상동맥병변의 병태생리에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 시사한다 하겠다. 더 종합적이고 심도 깊은 연구를 위해서 좀 더 많은 대상자를 포함하는 큰 규모의 연구들이 향후 이루어져야 할 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권7호
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• pp.1199-1208
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• 2018

Osteoarthritis is a disease that affects the articular cartilage and osseous tissue, and can be worsened by aging, overweight status, and post-traumatic arthritis. The present study aimed to evaluate the effect of ID-CBT5101 (tyndallized Clostridium butyricum) on bone metabolism and the inflammatory response in a monosodium iodoacetate-induced rat model of osteoarthritis. ID-CBT5101 was administered orally at doses of $10^8$ or $10^{10}CFU/day$ for 2 weeks before direct injection of monosodium iodoacetate ($3mg/50{\mu}l$ of 0.9% saline) into the intra-articular space of the rats' right knees. The rats subsequently received the same doses of oral ID-CBT5101 for another 4 weeks. We evaluated the treatment effects based on serum biomarkers, mRNA expression, morphological and histopathological analyses of the knee joints, and weight-bearing distribution analysis. Compared with those in control rats, the ID-CBT5101 treatments significantly reduced the serum concentration of inflammation and bone metabolism markers (i.e., COX-2, IL-6, $LTB_4$, and COMP), and significantly increased the concentration of $IFN-{\gamma}$ and glycosaminoglycans. In addition, the ID-CBT5101 treatments inhibited the mRNA expression of matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases (i.e., MMP-2, MMP-3, MMP-9, MMP-13, TIMP-1, and TIMP-2). Furthermore, the ID-CBT5101 treatments effectively preserved the knee cartilage and synovial membrane, and significantly decreased the amount of fibrous tissue. Moreover, compared with that of the negative control group, the ID-CBT5101 treatments increased the weight-bearing distribution by ${\geq}20%$. The results indicate that ID-CBT5101 prevented and alleviated osteoarthritis symptoms. Thus, ID-CBT5101 may be a novel therapeutic option for the management of osteoarthritis.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제57권12호
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• pp.526-532
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• 2014

Purpose: Matrix metalloproteinases (MMPs) have been implicated in atherosclerosis, and therefore, are considered risk factors for metabolic dysfunction in adults. However, there is little data on circulating levels of MMPs and tissue inhibitors of MMPs (TIMPs) with regard to obesity-related biomarkers in the general adolescent population. In the present study, we determined the associations of MMP-8, MMP-9, and TIMP-1 levels and MMP-8/TIMP-1 and MMP-9/TIMP-1 ratios with obesity-related biomarkers in apparently healthy adolescent boys. Methods: We measured MMP and TIMP concentrations in plasma samples using the enzyme-linked immunosorbent assay and analyzed their associations with obesity-related biomarkers, such as liver enzymes and lipid profiles, in a sample of 91 Korean boys aged 13-14 years who participated in a general health check-up. Results: The mean age of the boys was $13.8{\pm}0.3years$; 72 boys were normal weight and 19 were overweight/obese. The Pearson correlation coefficients revealed a significant correlation between MMP-8 and aspartate aminotransferase (r=0.217, P=0.039) and alanine aminotransferase (r=0.250, P=0.017) and between TIMP-1 and aspartate aminotransferase (r=0.267, P=0.011). In a multivariate linear regression analysis, serum alanine aminotransferase was positively associated with the MMP-8 level. There were no significant differences in the MMP-8, MMP-9, and TIMP-1 levels or MMP-8/TIMP-1 and MMP-9/TIMP-1 ratios between control and overweight/obese subjects. Conclusion: We found a significant association between the MMP-8 level and alanine aminotransferase in the apparently healthy adolescent boys. These findings indicate that there may be a pathophysiological mechanism underlying the relationship between MMP-8 and liver enzymes in young adolescents.

• 약학회지
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• 제48권3호
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• pp.189-196
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• 2004

Matrix metalloproteinases (MMPs) and tissue inhibitors of MMPs (TIMPs) playa key role in tumor invasion and metastasis. As an inhibitor of MMP-2, TIMP-2 is known to block both the invasive and metastatic behavior of cancer cells, and decrease tumor growth activity. We performed this study to investigate the effects of TIMP-2 over-expression induced by retroviral mediated gene transfer in vitro and in vivo. The human colon cancer cell line SW480 was transfected with the retroviral vector encoding TIMP-2. The effects of TIMP-2 over-expression were analyzed by invasion assay and gelatinase activity test in colon cancer cells and tumorigencity in nude mice. In evaluation of the transfection efficiency of the retroviral vector encoding TIMP-2 in colon cancer cells, we confirmed up-regulation of TIMP-2 expression dependent on the time of cell culture. In addition, inhibition of MMP-2 expression in SW480/TIMP-2 was shown by gelatin zymography. In the in vitro invasion assay SW480/TIMP-2 inhibited the invasiveness on matrigel coated with collagen. To determine whether TIMP-2 can modulate in vivo tumorigenicity and metastasis, SW480/TIMP-2 cells were injected subcutaneously in nude mice. The tumor mass formation of SW480/TIMP-2 cells in nude mice was markedly decreased compared to nontransfected cancer cells. These results showed that colon cancer cells transfected with the retroviral vector encoding TIMP-2 inhibits the invasiveness in vitro and tumorigenicity in vivo.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권3호
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• pp.281-290
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• 2024

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) has a poor prognosis owing to its desmoplastic stroma. Therefore, therapeutic strategies targeting this tumor stroma should be developed. In this study, we describe the heterogeneity of cancer-associated fibroblasts (CAFs) and their diverse roles in the progression, immune evasion, and resistance to treatment of PDAC. We subclassified the spatial distribution and functional activity of CAFs to highlight their effects on prognosis and drug delivery. Extracellular matrix components such as collagen and hyaluronan are described for their roles in tumor behavior and treatment outcomes, implying their potential as therapeutic targets. We also discussed the roles of extracellular matrix (ECM) including matrix metalloproteinases and tissue inhibitors in PDAC progression. Finally, we explored the role of the adaptive and innate immune systems in shaping the PDAC microenvironment and potential therapeutic strategies, with a focus on immune cell subsets, cytokines, and immunosuppressive mechanisms. These insights provide a comprehensive understanding of PDAC and pave the way for the development of prognostic markers and therapeutic interventions.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제48권2호
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• pp.197-203
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• 2005

목 적 : MMP 활동의 변화는 류마치스 관절염과 암 전위를 비롯한 여러 질환에서 보고되고 있다. 최근에 확장성 심근증에서 MMP 활동의 증가가 발표되었다. 아드리아마이신으로 유도된 심근증에서 MMP에 대한 보고는 없는 실정이다. 아드리아마이신으로 유도된 심근증에서 MMP, TIMP 유전자 발현을 연구하고 cytokine과의 관련성을 알아보고자 본 연구를 실시하였다. 방 법 : Sprague Dawley 쥐에 아드리아마이신 5 mg/kg을 1주일에 2번씩 2주간(누적 용량 : 20 mg/kg) 복강내 주사하였고, 정상쥐를 대조군으로 하였다. 2주 후에 쥐를 희생시켜서 혈청과 심장조직을 얻었다. 혈청에서 ELISA 원리로 MMP-2, TIMP-3, IL-6, TNF-${\alpha}$를 측정하였다. 심장에서 total RNA를 추출하였고, MMP-2, TIMP-3 IL-6, TNF-${\alpha}$ primer를 이용하여 PCR로 증폭하였다. 증폭된 DNA는 1% agarose gel에서 전기 영동하였고 UV light 아래에서 필름으로 촬영하였다. 결 과 : 혈청 MMP-2와 TIMP-3는 두 군 간에 유의한 차이가 없었다. 아드리아마이신군에서 IL-6은 $36.8{\pm}2.8pg/mL$, TNF-${\alpha}$은 $2.2{\pm}2.7pg/mL$로 정상군에 비해 유의한 증가를 보였다. 혈청 MMP-2와 TNF-${\alpha}$와는 r=0.41로 유의한 상관관계가 있었다. 심근 조직에서 MMP-2, IL-6, TNF-${\alpha}$는 발현되지 않았고, TIMP-3는 아드리아마이신군에서 대조군에 비해 유전자 발현이 감소되었다. 결 론 : 아드리아마이신으로 유도된 급성 심근증 모델에서는 심근에서 MMP, IL-6, TNF-${\alpha}$가 발현되지 않았고, TIMP 발현이 감소함을 알 수 있었다. 혈청 MMP와 TNF-${\alpha}$와의 상관성이 유의하게 높았으므로 TNF-${\alpha}$가 MMP 발현을 조절함을 시사해 준다. 앞으로 만성 심근증 모델에서 MMP, TIMP 발현에 대하여 연구할 예정이다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제52권5호
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• pp.453-462
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• 2002

연구배경 : MMPs는 종양 전이의 주된 장벽인 기저막과 세포외 기질을 분해하여 암세포의 침습 및 전이에 주된 역할을 하며, TIMP는 MMP에 의한 기저막 단백질 분해를 억제하는 인자로 알려져있다. MMP의 발현은 임상 병기가 진행할수록 증가하며 주위 림프절 전이와 관계가 있으며, TIMP의 발현은 주위 림파절로 전이가 일어나면 감소 또는 증가하는 것으로 알려져 있다. 대상 및 방법 : 비소세포폐암으로 진단 받고 근치적 절제술을 시행 받은 74명 환자를 대상으로 paraffin에 보관된 조직에서 면역조직화학염색법을 이용하여 MMP-2, 9, TIMP-l, 2 항체로 발현을 검색하였으며, 발현에 따른 생존율을 Kaplan-Meier, Log-rank로 검색하였다. 결 과 : MMP-2, 9의 발현은 각각 25/74례 (34%), 19/74(26%)였고, TIMP-l, 2의 발현은 각각 27/74(36%), 32/74(43%)였다. 임상 병기에 따른 MMP-2, 9 발현은 병기의 진행에 따라 유의하게 증가하였고, TIMP-2는 유의하게 감소하였다. 임상 림프절의 전이에 따른 발현은 MMP-2, 9에서만 전이의 진행에 따라 유의하게 증가하였다. MMP-2 발현에 따른 중간 생존기간은 양성군이 20개월, 음성군이 34개월로 양성군이 유의하게 낮았으며, TIMP-2은 34개월, 18개월로 양성군이 유의하게 높았다. MMP-2/TIMP-2에 따른 중간 생존기간은 음성/양성이 유의하게 높았다. 결 론 : MMP-2, 9 발현은 종양의 진행과 림프절의 전이에 관여할 것으로 사료되며, MMP-2와 TIMP-2의 발현은 역비레 관계가 있다.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제20권3호
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• pp.153-161
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• 2015

Matrix metalloproteinases (MMPs) are crucial extracellular matrices degrading enzymes that have important roles in metastasis of cancer progression as well as other significant conditions such as oxidative stress and hepatic fibrosis. Marine plants are on the rise for their potential to provide natural products that exhibit remarkable health benefits. In this context, brown algae species have been of much interest in the pharmaceutical field with reported instances of isolation of bioactive compounds against tumor growth and MMP activity. In this study, eight different brown algae species were harvested, and their extracts were compared in regard to their anti-MMP effects. According to gelatin zymography results, Ecklonia cava, Ecklonia bicyclis, and Ishige okamurae showed higher inhibitory effects than the other samples on MMP-2 and -9 activity at the concentrations of 10, 50, and $100{\mu}g/mL$. However, only I. okamurae was able to regulate the MMP activity through the expression of MMP and tissue inhibitor of MMP observed by mRNA levels. Overall, brown algae species showed to be good sources for anti-MMP agents, while I. okamurae needs to be further studied for its potential to yield pharmaceutical molecules that can regulate MMP-activity through cellular pathways as well as enzymatic inhibition.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권14호
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• pp.5747-5751
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• 2014

Background: Coptisine, an isoquinoline alkaloid extracted from Coptidis rhizoma, has many biological activities such as antidiabetic, antimicrobial and antiviral actions. However, whether coptisine exerts anti-cancer metastasis effects remains unknown. Materials and Methods: Effects of coptisine on highly metastatic human breast cancer cell MDA-MB-231 proliferation were evaluated by trypan blue assay and on cell adhesion, migration and invasion by gelatin adhesion, wound-healing and matrigel invasion chamber assays, respectively. Expression of two matrix metalloproteinases (MMPs), MMP-9, MMP-2 and their specific inhibitors tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (TIMP-1) and tissue inhibitor of metalloproteinase 2 (TIMP-2) were analyzed by RT-PCR. Results: Coptisine obviously inhibited adhesion to an ECM-coated substrate, wound healing migration, and invasion through the matrigel in MDA-MB-231 breast cancer cells. RT-PCR revealed that coptisine reduced the expression of the ECM degradation-associated gene MMP-9 at the mRNA level, and the expression of TIMP-1 was upregulated in MDA-MB-231 cells, while the expression of MMP-2 and its specific inhibitor TIMP-2 was not affected. Conclusions: Taken together, our data showed that coptisine suppressed adhesion, migration and invasion of MDA-MB-231 breast cancer cells in vitro, the down-regulation of MMP-9 in combination with the increase of TIMP-1 possibly contributing to the anti-metastatic function. Coptisine might be a potential drug candidate for breast cancer therapy.