C. difficile 톡신이 야기하는 대장상피세포 미세소관 변형에 대한 초산의 억제 효능

윤이나(I Na Yoon ),김호(Ho Kim) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.8

급성위막성대장염(Pseudomembranous colitis)은 C. difficile 세균이 분비하는 톡신A에 의해 유발되는 것으로 알려져 있다. 톡신A에 의한 점막 상피세포의 장벽기능 감소가 발병 원인으로 알려져 있다. 최근 연구에 의하면 톡신 A는 대장상피세포 속 HDAC-6의 활성을 높여 튜블린의 탈아세틸화를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 튜블린 단백질의 탈아세틸화는 미세소관 불 형성을 초래하여 점막 상피세포의 극단적인 세포 형태 변형을 야기하게 되며 결국 상피세포의 고유기능인 장벽 기능이 파괴된다고 알려져 있다. 최근 연구자 등은 potassium acetate가 톡신A에 의한 튜블린 탈아세틸화와 미세소관 불 형성을 회복시켜 장염을 유의하게 억제함을 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 아세틸기를 포함하는 또 다른 간단한 화학구조의 초산을 적용하여 톡신A의 세포독성을 억제하는지 확인해보고자 하였다. 인간 대장상피세포에서 초산 자극은 튜블린 단백질의 아세틸화를 유의하게 증가시켰다. 또한 초산은 대장상피세포 속 미세소관 형성과정도 강하게 촉진시킴을 확인하였다. 초산은 톡신A에 의한 튜블린 탈아세틸화와 미세소관 불 형성 그리고 세포독성 모두를 유의하게 회복시켰다. 이상의 결과는 초산에 의한 미세소관 형성 촉진이 톡신A에 의해 초래되는 세포골격계 파괴와 그로 인한 세포독성을 억제할 수 있음을 보여준다. 따라서 초산이 톡신A의 작용을 차단하여 위막성대장염 증상을 완화시킬 수 있는 치료제로서 개발 가치가 있음을 보여준다. Clostridium difficile (C. difficile) toxin A is known to cause acute gut inflammation in humans and animals by triggering cytoskeletal disorganization in gut epithelial cells. In human colonocytes, toxin A blocks microtubule assembly by directly increasing the enzymatic activity of histone deacetylase-6 (HDAC-6), a tubulin-specific deacetylase, thereby markedly decreasing tubulin acetylation, which is essential for microtubule assembly. Microtubule assembly dysfunction-associated alterations (i.e., toxin A-exposed gut epithelial cells) are believed to trigger barrier dysfunction and gut inflammation downstream. We recently showed that potassium acetate blocked toxin A-induced microtubule disassembly by inhibiting HDAC-6. Herein, we tested whether acetic acid (AA), another small acetyl residue-containing agent, could block toxin A-induced tubulin deacetylation and subsequent microtubule assembly. Our results revealed that AA treatment increased tubulin acetylation and enhanced microtubule assembly in an HT29 human colonocyte cell line. AA also clearly increased tubulin acetylation in murine colonic explants. Interestingly, the AA treatment also alleviated toxin A-induced tubulin deacetylation and microtubule disassembly, and MTT assays revealed that AA reduced toxin A-induced cell toxicity. Collectively, these results suggest that AA can block the ability of toxin A to cause microtubule disassembly-triggered cytoskeletal disorganization by blocking toxin A-mediated deacetylation of tubulin.

NQO1 (NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1)에 의한 대식세포 활성화 억제

훙지(Ji Hong),장펑(Peng Zhang),윤이나(I Na Yoon),김호(Ho Kim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.8

본 연구는 대식세포 활성화 과정에서 NQO1의 역할을 확인하는 것이다. 대식세포의 활성화 정도는 배양액으로 분비하는 IL-6와 TNF-α 양을 측정하여 평가하였다. 먼저 NQO1 WT 생쥐와 NQO1 KO 생쥐에서 각각 분리한 복강대식세포의 활성화 정도를 비교해 보았다. 특이하게도 NQO1 KO 복강대식세포가 NQO1 WT에 비해서 더 높게 활성화되어 있었다. 또한 일반 생쥐의 복강대식세포에 NQO1 억제제(dicumarol)을 처치한 경우에도 강한 활성이 유도됨을 확인하였다. Dicumarol을 처치한 RAW264.7 (대식세포주)에 서도 강한 활성화가 관찰되었다. 이는 NQO1이 대식세포의 활성화 과정을 억제하는 경로와 연관되어 있음을 보여준다. 더욱이 dicumarol을 처치하여 NQO1의 기능을 억제시킨 다양한 대식세포에서 IκB 단백질이 유의하게 감소한다는 사실을 확인하였다. 대식세포 활성화 과정을 매개하는 주요 신호분자가 NFκB이며 이 분자에 대한 억제자가 IκB라는 사실들을 감안할 때, NQO1의 기능이 IκB 단백질변성 억제와 연관되어 있으며 이를 통해 대식세포의 활성화를 차단했을 가능성이 있다. 본 연구는 향 후 대식세포 활성화 과정을 조절하는 NQO1의 역할을 규명하는데 있어서 중요한 기초 결과가 될 것이다. We previously reported that NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1)-knockout (KO) mice exhibited spontaneous inflammation in the gut. We also found that NQO1-KO mice showed highly increased inflammatory responses compared with NQO1-WT control mice when subjected to DSS-induced experimental colitis. In a Clostridium difficile toxin-induced mouse enteritis model, NQO1-KO mice were also sensitive compared with NQO1-WT mice. Moreover, numerous studies have shown that NQO1 is functionally associated with immune regulation. Here, we assessed whether NQO1 defects can alter macrophage activation. We found that peritoneal macrophages isolated from NQO1-KO mice produced more IL-6 and TNF-a than those isolated from NQO1-WT mice. Moreover, the dicumarol-induced inhibition of NQO1 significantly increased IL-6 and TNF-a production in peritoneal macrophages isolated from NQO1-WT mice, as well as in the cultured mouse macrophage cell line, RAW264.7. These results indicate that NQO1 may negatively regulate the activation of macrophages. Knockout or chemical inhibition of NQO1 markedly reduced the expression of IκB (inhibitor of NFκB) in both mouse peritoneal macrophages and RAW264.7 cells. Finally, RAW264.7 cells treated with dicumarol exhibited morphological changes reflecting macrophage activation. Our results suggest that NQO1 may suppress the NFkB pathways in macrophages, thereby suppressing the activation of these cells. Thus, immunosuppressive activity may be among the many possible functions of NQO1.

대장상피세포 속 Wnt 신호 경로에 대한 C. difficile 톡신A의 영향

윤이나(I Na Yoon),김호(Ho Kim) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.9

C. difficile 톡신A에 의한 대장상피세포 자살과정은 위막성대장염(Pseudomembranous colitis)의 주요 원인으로 고려되고 있다. 톡신A는 활성산소 를 증가시켜 세포자살 신호를 유도한다. 또한 톡신A는 미세섬유나 미세소관과 같은 세포골격계 형성을 저해함으로써 자살을 유도한다고 알려져 있다. 하지만 톡신A가 야기하는 소화기 상피세포 자살경로는 아직 불분명하다. 본 연구에서는 소화관 상피세포의 성장과 분화 그리고 기능에 중요하다고 알려져 온 Wnt 신호경로에 대한 톡신A의 영향을 확인해보았다. 이를 위해 비암화-인간대장세포주(NCM460)에 톡신A를 처치하고 Wnt 신호 분자들의 변화를 추적하였다. 또한 톡신A를 주입한 생쥐의 회장 상피세포 속 Wnt 신호경로 변화도 평가하였다. 인간 대장상피세포에서 톡신A는 Wnt 경로의 핵심 신호분자인 β-catenin 단백질의 양을 빠르게 감소시켰다. 이 현상은 생쥐 회장 상피세포에서도 동일하게 확인되었다. 연구자 등은 톡신A가 GSK3β 활성형 인산화(Thr390)를 증가시킴도 확인하였다. 이는 톡신A가 GSK3β의 활성을 높여서 β-catenin의 인산화시키고 이를 통해 단백질 분해 과정이 촉진되었음을 보여준다. 이 결과들을 종합하면, 톡신A에 의한 소화관 상피세포 자살과정이 상피세포의 성장과 자살을 조절하는 Wnt 신호경로 차단과 밀접하게 연관되어 있음을 보여준다. Clostridium difficile toxin A causes pseudomembranous colitis. The pathogenesis of toxin A-induced colonic inflammation includes toxin A-dependent epithelial cell apoptosis, resulting in the loss of barrier function provided by epithelial cells against luminal pathogens. Toxin A-dependent epithelial cell apoptosis has been linked to toxin A-induced production of reaction oxygen species and subsequent p38MAPK activation; p21<SUP>CIP1/WAF1</SUP> upregulation-dependent cell cycle arrest; cytoskeletal disaggregation; and/or the induction of Fas ligand on epithelial cells. However, the molecular mechanisms underlying toxin A-induced apoptosis remain poorly understood. This study tested whether toxin A could block the Wnt signaling pathway, which is involved in gut epithelial cell proliferation, differentiation and antiapoptotic progression. Toxin A treatment of nontransformed human colonocytes (NCM460) rapidly reduced β-catenin protein, an essential component of the Wnt signaling pathway. Exposure of mouse ileum to toxin A also significantly reduced β-catenin protein levels. MG132 inhibition of proteasome- dependent protein degradation resulted in the recovery of toxin A-mediated reduction of β-catenin, indicating that toxin A may activate intracellular processes, such as GSK3β, to promote degradation of β-catenin. Immunoblot analysis showed that toxin A increased active phosphorylation of GSK3 β. Because the Wnt signaling pathway is essential for gut epithelial cell proliferation and anti-apoptotic processes, our results suggest that toxin A-mediated inhibition of the Wnt signaling pathway may be required for maximal toxin A-induced apoptosis of gut epithelial cells.

시각과 고유수용성 감각이 요부 운동의 정확도에 미치는 영향

심현보,윤홍일,윤이나,Sim, Hyun-Po,Yoon, Hong-Il,Youn, I-Na 대한정형도수물리치료학회 2007 대한정형도수물리치료학회지 Vol.13 No.2

The purposes of this study were to examine the normal lumbar proprioception and identify the effect of vision and proprioception on lumbar movement accuracy through measuring a reposition error in visual and non-visual conditions and to provide the basic data for use of vision when rehabilitation program is applied. The subjects of this study were 39 healthy university students who have average physical activity level. They were measured the ability to reproduce the target position(50% of maximal range of motion) of flexion, extension, dominant and non-dominant side flexion in visual and non-visual conditions. Movement accuracy was assessed by reposition error(differences between intended and actual positions) that is calculated by the average of absolute value of 3 repeated measures at each directions. The data were analysed by paired samples t-test, independent samples t-test, and repeated measures ANOVA. The results were as follows : 1. Movement accuracy of flexion, extension, dominant side flexion, and non-dominant side flexion was increased in visual condition. 2. There were no differences in the lumbar movement accuracy between sexes in visual and non-visual conditions. 3. In non-visual condition, the movement in coronal plane(dominant and non dominant side flexion) is more accurate than that in sagittal plane(flexion and extension). 4. In non-visual condition, there were no differences in the lumbar movement accuracy between dominant and non-dominant side flexion. In conclusion, this study demonstrates that the movement is more accurate when the visual information input is available than proprioception is only available. When proprioception is decreased by injury or disease, it disturbs the control of posture and movement. In this case, human controls the posture and movement by using visual compensation. However it is impossible to prevent an injury or trauma because most of injuries occur in an unexpected situation. For this reason, it is important to improve the proprioception. Therefore, proprioceptive training or exercise which improve the ability to control of posture and movement is performed an appropriate control of permission or interception of the visual information input to prevent an excessive visual compensation.

인간 대장상피세포 밀착연접 형성과정에서 NQO1 저해 효과

훙지(Ji Hong),장펑(Peng Zhang),윤이나(I Na Yoon),김호(Ho Kim) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.5

본 연구는 최근 연구자 등이 보고한 NQO1 knockout (결핍) 생쥐의 점막기능 감소 및 장염유발 현상을 인간대장상피세포에서 재확인하는 것이다. 이를 위해, 사람 대장상피세포주인 HT29 세포에 NQO1 억제제인 dicumarol을 처치한 다음 밀착연접 조절인자의 변화를 평가하였다. HT29 세포에 10 μM dicumarol을 처치하여 NQO1을 억제하면 인간 대장상피세포의 밀착연접이 유의하게 줄고 구성인자들(ZO1, occludin)의 단백질 양도 감소함을 확인하였다. 생쥐 대장 내강에 dicumarol (10 μM)을 직접 처치한 결과 점막 투과율이 현저하게 증가함도 확인하였다(장벽기능 감소). 이는 인간 대장상피세포의 밀착연접 형성과정이 NQO1에 의존적임을 보여준다. 그러나 dicumarol 처치는 ZO1과 occludin의 전사량을 억제하지 않았다. NOQ1 결핍 생쥐에서 ZO1과 occludin의 전사량이 크게 감소한다는 이전 보고를 감안하면, NQO1에 의한 밀착연접 단백질의 양적 조절 과정이 전사를 포함하는 다양한 경로와 연관되어 있음을 시사한다. 즉, NQO1에 의한 ZO1과 occludin 조절 과정에 프로테오좀 의존-단백질 변성과 같은 단백질 파괴 경로가 이용될 수 있다고 사료된다. We previously showed that NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1) knockout (KO) mice exhibited spontaneous inflammation with markedly increased mucosal permeability in the gut, and that NQO1 is functionally associated with regulating tight junctions in the mucosal epithelial cells that govern the mucosal barrier. Here, we confirm the role of NQO1 in the formation of tight junctions by human colonic epithelial cells (HT29). We treated HT29 cells with a chemical inhibitor of NQO1 (dicumarol; 10 μM), and examined the effect on the transepithelial resistance of epithelial cells and the protein expression levels of ZO1 and occludin (two known regulators of tight junctions between gut epithelial cells). The dicumarol-induced inhibition of NQO1 markedly reduced transepithelial resistance (a measure of tight junctions) and decreased the levels of the tested tight junction proteins. In vivo, luminal injection of dicumarol significantly increased mucosal permeability and decreased ZO1 and occludin protein expression levels in mouse guts. However, in contrast to the previous report that the epithelial cells of NQO1 KO mice showed marked down-regulations of the transcripts encoding ZO1 and occludin, these transcript levels were not affected in dicumarol-treated HT29 cells. This result suggests that the NQO1-depedent regulation of tight junction molecules may involve multiple processes, including both transcriptional regulation and protein degradation processes such as those governed by the ubiquitination/proteasomal, and/or lysosomal systems.