Differential Intracellular Localization of Mitotic Centromere-associated Kinesin (MCAK) During Cell Cycle Progression in Human Jurkat T Cells

전도연,류석우,김수정,김영호,Jun Do Youn,Rue Seok Woo,Kim Su-Jung,Kim Young Ho Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.2

인체 MCAK 단백질을 Escherichia. coli에서 재조합 단백질로 발현하였다. 이를 SDS-PAGE 후 electroelution으로 정제하고 항원으로 사용하여 rat에서 다클론성 항체생성을 유도한 결과, 생성된 항체는 Western blot analysis에 의해 인체 MCAK 단백질 (81 kDa)을 특이적으로 인식할 수 있었으며, Jurkat T cells과 293T cells에 있어서 MCAK 단백질의 대부분이 핵 내에 위치함을 확인할 수 있었다. 세포주기에 따른 MCAK 단백질의 발현양의 변화를 조사하기 위해, Jurkat T cells을 Hydroxy urea 또는 Nocodazole의 처리로 $G_{1}/S$ boundary 그리고 $G_{2}/M$ boundary에 blocking하고 이로부터 release 시키는 시간을 달리하여 다양한 세포주기상에 위치한 Jurkat T cells을 확보하였다. 각각의 Jurkat T cells로부터 cell lysate를 얻어서 Western blot analysis를 시도한 결과, MCAK 발현양은 S phase에서 가장 높았으며 MCAK의 SDS-PAGE상의 mobility가 81 kDa에서 84 kDa로 shift됨을 확인하였다. MCAK의 전기영동상의 mobility shift에 의한 slow moving $p84^{HsMCAK}$는 S phase 후반부터 나타나기 시작하며 $G_{2}/M$ phase에 최대였고 $G_{1}$, phase에서는 확인되지 않았다. 이는 세포주기에 따라 MCAK의 단백질의 인산화 양상이 달라짐을 시사한다. 생성된 항체를 이용한 Immunocytochemical analysis의 결과, 인체 MCAK 단백질은 세포주기의 interphase에서는 주로 중심체와 핵에 존재하며, M phase의 각 단계에 따라서 spindle pole, centromere, spindle fiber 또는 midbody에 존재함을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 E. coli에서 발현된 재조합 HsMCAK 단백질을 항원으로 하여 rat에서 생산한 다클론성 항체가 HsMCAK 단백질을 특이적으로 인식할 수 있음과 또한 HsMCAK 단백질의 인산화를 나타내는 SDS-PAGE상의 mobility-shift가 $G_{2}/M$ phase에 최대에 도달하는 양상으로 세포주기에 따라 변동됨을 나타내며, HsMCAK의 인산화와 HsMCAK의 세포 내 위치간의 관련성을 시사한다. 아울러 이러한 연구결과는 hamster 및 Xenopus 등에서 주로 연구되고 있는 MCAK의 세포주기상의 주요기능이 인체세포에도 적용될 수 있음을 시사한다. Mitotic centromere-associated kinesin (MCAK), which is a member of the Kin I (internal motor domain) subfamily of kinesin-related proteins, is known to play a role in mitotic segregation of chromosome during M phase of the cell cycle. In the present study, we have produced a rat polyclonal antibody using human MCAK (HsMCAK) expressed in E. coli as the antigen. The antibody specifically recognized the HsMCAK protein (81 kDa), and could detect its nuclear localization in human Jurkat T cells and 293T cells by Western blot analysis. The specific stage of the cell cycle was obtained through blocking by either hydroxyl urea or nocodazole and subsequent releasing from each blocking for 2, 4, and 7 h. While the protein level of HsMCAK reached a maximum level in the S phase with slight decline in the $G_{2}-M$ phase, the electrophoretic mobility shift from $p81^{MCAK}\;to\;p84^{MCAK}$ began to be induced in the late S phase and reached a maximum level in the $G_{2}/M $ phase, and then it disappeared as the cells enter into the $G_{1}$ phase. Immunocytochemical analysis revealed that HsMCAK protein localized to centrosome and nucleus at the interphase, whereas it appeared to localize to the spindle pole, centromere of the condensed mitotic DNA, spindle fiber, or midbody, depending on the specific stage of the M phase. These results demonstrate that a rat polyclonal antibody raised against recombinant HsMCAK expressed in E. coli specifically detects human MCAK, and indicate that the electrophoretic mobility shift from $p81^{MCAK}\;to\;p84^{MCAK}$, which may be associated with its differential intracellular localization during the cell cycle, fluctuates with a maximum level of the shift at the $G_{2}-M$ phase.

Apoptosis of Human Jurkat T Cells Induced by the Methylene Chloride Extract from the Stems of Zanthoxylum schinifolium is Associated with Intrinsic Mitochondria-Dependent Activation of Caspase Pathway

Do Youn Jun(전도연),Mi-Hee Woo(우미희),Hae Sun Park(박해선),Jun Seok Kim(김준석),In Koo Rhee(이인구),Young Ho Kim(김영호) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.11

식용 및 약용으로 이용되는 산초(Zanthoxylum schinifolium)의 줄기로부터 항암활성 성분을 분리하기 위하여, 산초 줄기를 유기용매로 추출하고 각 추출물의 인체 급성백혈병 암세포에 대한 독성 및 세포자살 유도 활성을 조사하였다. Methanol (SS-7), methylene chloride (SS-8), ethyl acetate (SS-9), n-butanol (SS-10)로 추출한 각 시료와 유기용매 추출 후 잔여분획 (SL-14)의 세포 독성을 인체 급성백혈병 Jurkat T 세포주를 대상으로 조사한 결과, 암세포에 대한 세포독성이 주로 methylene chloride 추출분획인 (SS-8)에서 확인되었다. Methylene chloride 추출물(SS-8)의 Jurkat T 세포주에 대한 세포독성의 기전은 mitochondria로부터cytochrome c 방출, caspase-9 및 caspase-3의 활성화, PARP 분해, internucleosomal DNA fragmentation 등의 일련의 생화학적 반응을 수반하며, 항 세포자살 단백질인 Bcl-xL단백질의 과발현에 의해 억제되는 세포자살 기전임을 확인하였다. FADD가 disruption된 Jurkat T cell clone I2.1 (FADD<SUP>-/</SUP>-) 및 caspase-8가 결핍된 Jurkat T cell clone I9.2 (caspase-8<SUP>-/-</SUP>)와 함께 the wild-type Jurkat T cell clone A3에 미치는 SS-8의 세포독성작용을 비교 분석한 결과, wild-type Jurkat A3, FADD-deficient Jurkat clone I2.1및 caspase-8-deficient Jurkat clone I9.2 모두는 SS-8의 세포독성에 대해 유사한 정도의 감수성을 나타내었다. 이는 SS-8에 의해 유도되는 apoptosis에 있어서, Fas/FasL system이 관계되지 않음을 시사한다. 한편, SS-8를 GC-MS 분석하여, 9,12-octadecanoic acid (18.62%), 2,4-dihydro-5-methyl-4-(1-methylethylidene)-2-(4-nitrophenyl)-3H-pyrazol-3-one (14.97%), hexadecanoic acid (14.23%), (z,z)-6,9-pentadecadien-1-ol (13.73%), 5,6-dimethoxy-2-methyl benzofuran (10.95%), 그리고 4-methoxy-2-methylcinnamic acid (5.38%) 등을 포함한 16가지의 구성성분과 그 조성비를 확인하였다. 이상의 연구결과는 산초 줄기에 함유된 항암 활성에 대한 규명과 이해를 증진시킨다. To examine antitumor activity of the edible plant Zanthoxylum schinifolium, the cytotoxic effect of various organic solvent extracts of its stems on human acute leukemia Jurkat T cells was investigated. Among these extracts such as methanol extract (SS-7), methylene chloride extract (SS-8), ethyl acetate extract (SS-9), n-butanol extract (SS-10), and residual fraction (SL-11), SS-8 exhibited the most cytotoxic activity against Jurkat T cells. The methylene chloride extract (SS-8) possessed the apoptogenic activity capable of inducing sub-G1 peak along with apoptotic DNA fragmentation in Jurkat T cells. Western blot analysis revealed that SS-8 induced apoptosis via mitochondrial cytochrome c release into cytoplasm, subsequent activation of caspase-9 and caspase-3, and cleavage of PARP, which could be blocked by overexpression of Bcl-xL. Jurkat T cell clone I2.1 (FADD<SUP>-/-</SUP>) and Jurkat T cell clone I9.2 (caspase-8<SUP>-/-</SUP>) were as sensitive as was the wild-type Jurkat T cell clone A3 to the cytotoxic effect of SS-8, suggesting no contribution of Fas/FasL system to the SS-8-mediated apoptosis. The GC-MS analysis of SS-8 showed that it was composed of 16 ingredients including 9,12-octadecanoic acid (18.62%), 2,4-dihydro-5-methyl-4- (1-methylethylidene)-2-(4-nitrophenyl)-3H- pyrazol-3-one (14.97%), hexadecanoic acid (14.23%), (z,z)-6,9-pentadecadien- 1-ol (13.73%), 5,6-dimethoxy-2-methyl benzofuran (10.95%), and 4-methoxy-2-methylcinnamic acid (5.38%). These results demonstrate that the methylene chloride extract of the stems of Z. schinifolium can induce apoptotic cell death in Jurkat T cells via intrinsic mitochondria-dependent caspase cascade regulated by Bcl-xL without involvement of the Fas/FasL system.

Pro-apoptotic and Anti-adipogenic Effects of Proso Millet (Panicum miliaceum) Grains on 3T3-L1 Preadipocytes

Do Youn Jun(전도연),Ji Young Lee(이지영),Cho Rong Han(한초롱),Kwan-Pil Kim(김관필),Myung Chul Seo(서명철),Min Hee Nam(남민희),Young Ho Kim(김영호) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.5

항 비만 활성소재를 탐색하기 위하여 국내산 8종의 잡곡으로부터 80% 에탄올 추출물을 확보하여 마우스 3T3-L1 전지방세포에 대한 세포독성을 조사한 결과, 기장이 가장 강한 세포독성을 보였다. 따라서 본 연구에서는 기장 에탄올 추출물을 다시 메칠렌 크로라이드, 에칠아세테이트 및 부탄올로 단계 추출하여 각 유기용매 추출물을 확보하고 각 추출물의 항 비만 활성소재를 3T3-L1전지방세포의 지방세포로의 분화 억제능으로 조사하였다. 그 결과 기장의 부탄올 추출물은 지방세포 분화 유도기간(6일) 동안 처리하였을 때, 대조구보다 중성지방 축적을 약 50.3% 억제하는 것으로 나타나 가장 강한 항비만 활성 분획임을 확인하였다. 이와 같은 기장 부탄올 추출물의 항비만 활성은 지방세포 분화유도인자(C/EBPα와 PPARγ)의 초기 발현을 억제하여 전지방세포의 지방세포로의 분화를 억제하고, 나아가 지방대사 관련 유전자(aP2 와LPL)의 발현까지도 저해함을 알았다. 그리고 기장의 부탄올 추출물은 25 μg/ml 농도에서는 3T3-L1 전지방세포의 지방세포로의 분화를 저해하지만 50 μg/ml농도에서는 3T3-L1 전지방세포의 미토콘드리아 세포막 전위(Δψm)를 변화시키고, caspase-3 활성화와 PARP 분해를 유도하여 세포사멸을 유도하였다. 이와 같은 결과는 기장이 항비만 소재를 가진 우수한 잡곡으로서 비만 관련 질환 예방에 우수한 식소재로 활용할 수 있음을 시사한다. To examine the anti-obese activity of miscellaneous cereal grains, 80% ethanol extracts from eight selected miscellaneous cereal grains were compared for their cytotoxic effects on 3T3-L1 murine preadipocytes. The ethanol extract of proso millet exhibited the highest cytotoxicity. Further fractionation of the ethanol extract with methylene chloride, ethyl acetate, and n-butanol showed that the cytotoxicity of the ethanol extract was mainly partitioned into the butanol fraction. As compared with differentiated mature adipocytes, 3T3-L1 preadipocytes were more susceptible to the cyctotoxicity of the butanol fraction. When each organic solvent fraction (25 μg/ml) was added during the differentiation period for 6 days, the cell viability was not affected significantly except for the butanol fraction, but the intracellular lipid accumulation declined to a level of 81.5%~50.3% of the control. The Oil Red O staining data also demonstrated that the ethanol extract as well as the butanol fraction could inhibit the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes into mature adipocytes. The presence of the butanol extract during the induced adipocytic differentiation also resulted in a significant reduction in the expression levels of critical adipogenesis mediators (C/EBPα, PPARγ, aP2, and LPL) to a barely detectable or undetectable level and the cells retained the fibroblast-like morphology of 3T3-L1. In 3T3-L1 cells, the cytotoxicity of the butanol fraction (50-100 μg/ml) was accompanied by mitochondrial membrane potential (Δψm) loss, caspase-3 activation, and PARP degradation. Taken together, these results indicate that proso millet grains possess pro-apoptotic and anti-adipocytic activities toward adipocytes, which can be applicable to prevention of obesity.

Expression of Yippee-Like 5 (YPEL5) Gene During Activation of Human Peripheral T Lymphocytes by Immobilized Anti-CD3

Do Youn Jun(전도연),Hye Won Park(박혜원),Young Ho Kim(김영호) 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.12

Yippee 패밀리를 구성하는 yippee-유사 단백질들은 한 개의 zinc-finger 도메인을 지닌 Drosophila yippee 단백질의 homolog로서 모든 진핵생물에 존재하는 것으로 알려졌으나 그 기능은 밝혀진 바가 없다. 인체 T 림프구의 활성화과정 중 발현수준이 변화하는 유전자들을 선별하기 위해 인체 말초혈액에서 분리한 resting T 세포, immobilized anti-CD3에 의해 26시간 혹은 30시간 동안 활성화시킨 T 세포로부터 각각 정제한 total RNA를 이용하여 ODD-PCR을 수행한 결과, resting T 세포에서는 발현되지만 immobilized anti-CD3 활성화에 의해 세포주기를 개시하여 G₁/S boundary에 도달한 T 세포들로부터는 전혀 발현되지 않는 흥미로운 유전자로서 Drosophila yippee 단백질 유전자의 인체 homolog인 YPEL5 유전자를 분리하였다. 노던 블로팅법으로 T 세포 활성화에 뒤이은 YPEL5 mRNA의 발현 변화를 조사한 결과, ~2.2 kb 크기의 YPEL5 mRNA는 resting T 세포를 비롯하여 immobilize anti-CD3에 의한 활성화 후 1.5시간 까지는 확인되었으나 활성화 후 5시간 이후부터 48시간에 이르는 시간에는 전혀 확인되지 않았다. YPEL5 단백질을 GFP-fusion 단백질로서 인체 암세포주인 HeLa 세포에 transfection 하여 발현시킨 결과, GFP-YPEL5 단백질이 모두 핵에 위치하는 것으로 나타나 YPEL5 단백질이 핵단백질임을 확인하였다. 또한 YPEL5의 기능을 규명하기 위해 YPEL5 발현벡터를 HeLa 세포에 transfection 하고 발현시켜 HeLa 세포의 증식에 미치는 YPEL5의 영향을 MTT assay로 분석한 결과, vector plasmid를 transfection시킨 대조구의 47% 수준으로 세포증식이 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 YPEL5 mRNA의 발현이 T 세포 수용체를 통한 T 세포 활성화의 초기단계에 현저히 감소됨을 보여주며, 또한 YPEL5가 핵단백질로서 세포증식에 대해 저해효과를 미칠 수 있음을 시사한다. Yippee-like proteins, which have been identified as the homolog of Drosophila yippee protein containing a zinc-finger domain, are known to be highly conserved among eukaryotes. However, their functional roles are still poorly understood. Recently we initiated ordered differential display (ODD)-polymerase chain reaction (PCR) to isolate genes of which expressions are altered following activation of human T cells. On the ODD-PCR image, one PCR-product detected in unstimulated T cells was not detectable at the time when the activated T cells traversed near G₁/S boundary following activation by immobilized anti-CD3. Cloning and nucleotide sequence analysis revealed that the PCR-product was yippee-like 5 (YPEL5) gene, which was known as a human homolog of the Drosophila yippee gene. Northern blot analysis confirmed the amount of ~2.2 kb YPEL5 mRNA expression detectable in unstimulated T cells was sustained until 1.5 hr after activation and then rapidly declined to undetectable level by 5 hr. Ectopic expression of YPEL5 gene in human cervix epitheloid carcinoma HeLa cells caused a significant reduction in cell proliferation to the level of 47% of the control. Expression of GFP-YPEL5 fusion protein in HeLa cells showed its nuclear localization. These results demonstrated that the expression level of human YPEL5 mRNA was negatively regulated in the early stage of T cell activation, and suggested that YPEL5 might exert an inhibitory effect on the cell proliferation as a nuclear protein.

Microtubule-damaging Chemotherapeutic Agent-mediated Mitotic Arrest and Apoptosis Induction in Tumor Cells

Do Youn Jun(전도연),Young Ho Kim(김영호) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.3

에폽토시스에 의한 세포자멸사는 암세포에 대한 항암제 효능의 핵심적 기전이다. 항암제의 대표적인 두 종류로 알려진 DNA-손상 약제(DNA-damaging agents, DDAs)와 미세소관-손상 약제(microtubule-damaging agents, MDAs)가 암세포에 야기하는 초기 항암신호전달 기전은 다르지만, 최종적으로는 대부분 미토콘드리아 의존-에폽토시스를 통해 암세포를 사멸시킨다. 한편, DDAs에 의한 에폽토시스 유도에는 wild-type 종양억제 단백질 p53의 역할이 매우 중요하다. 그러나 인체 암의 약 50% 이상이 p53유전자의 돌연변이 때문에 종양억제 단백질로서의 p53 기능이 불활성화 되어 있다. 따라서 p53과 무관하게 에폽토시스를 유도할 수 있는 MDAs를 이용한 항암치료는 돌연변이 p53을 지닌 암세포에 대해 유리한 화학요법으로 이해된다. 최근 본 연구진은 인체 급성 백혈병 세포 주인 Jurkat T 세포를 모델로 하여, MDAs (nocodazole, 17-α-estradiol, 혹은 2-methoxyestradiol)의 항암작용과 관련된 세포주기 정지 및 에폽토시스 유도 기전을 구명하였다. 그 결과, Jurkat T 세포를 MDAs로 처리할 경우, 유사분열방추사의 결함에 의한 세포주기(전중기, prometaphase) 정지, 장시간에 걸친 Cdk1의 활성화, 활성화된 Cdk1에 의한 에폽토시스 조절인자들(Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1 및 Bim)의 인산화, 이에 따른 Bak 활성화, 미토콘드리아막 손상 및 카스파아제 연쇄 활성화에 의해 에폽토시스가 유도됨을 밝혔다. 또한 동일한 MDA 처리 조건하에서 Bcl-2 혹은 Bcl-xL의 과발현시켜 에폽토시스 진행을 차단할 경우, Jurkat T 세포는 약제처리 후에 전중기 정지된 4N 상태에 도달하지만, 이어서 유사분열 불이행(mitotic slippage) 및 내재복제(endoreduplication)가 진행되어 다배수체들(polyploids; 8N, 16N)을 생성하게 됨을 확인하였다. 이러한 결과는 MDAs처리에 따른 다배수체들의 생성을 차단하는 세포 내 기전으로서, 전중기 정지된 4N 세포의 에폽토시스에 의한 제거가 매우 중요함을 보여준다. 특히, 다배수체는 유전적으로 매우 불안정하여 암세포의 항암제 내성 획득 및 암 재발과 직접 연관되는 것으로 알려져 있으므로, 에폽토시스 기전에 결함이 있는 암세포를 대상으로 MDAs를 이용한 항암 화학요법을 시행할 경우에는 다배수체 세포의 생성을 차단하기 위한 새로운 수단이 반드시 병행되어야 할 것으로 사료된다. Apoptosis induction has been proposed as an efficient mechanism by which malignant tumor cells can be removed following chemotherapy. The intrinsic mitochondria-dependent apoptotic pathway is frequently implicated in chemotherapy-induced tumor cell apoptosis. Since DNA-damaging agent (DDA)-induced apoptosis is mainly regulated by the tumor suppressor protein p53, and since more than half of clinical cancers possess inactive p53 mutants, microtubule-damaging agents (MDAs), of which apoptotic effect is mainly exerted via p53-independent routes, can be promising choice for cancer chemotherapy. Recently, we found that the apoptotic signaling pathway induced by MDAs (nocodazole, 17α-estradiol, or 2-methoxyestradiol) commonly proceeded through mitotic spindle defect-mediated prometaphase arrest, prolonged Cdk1 activation, and subsequent phosphorylation of Bcl-2, Mcl-1, and Bim in human acute leukemia Jurkat T cells. These microtubule damage-mediated alterations could render the cellular context susceptible to the onset of mitochondria-dependent apoptosis by triggering Bak activation, Δψm loss, and resultant caspase cascade activation. In contrast, when the MDA-induced Bak activation was inhibited by overexpression of anti-apoptotic Bcl-2 family proteins (Bcl-2 or Bcl-xL), the cells in prometaphase arrest failed to induce apoptosis, and instead underwent mitotic slippage and endoreduplication cycle, leading to formation of populations with 8N and 16N DNA content. These data indicate that cellular apoptogenic mechanism is critical for preventing polyploid formation following MDA treatment. Since the formation of polyploid cells, which are genetically unstable, may cause acquisition of therapy resistance and disease relapse, there is a growing interest in developing new combination chemotherapies to prevent polyploidization in tumors after MDA treatment.

Characterization of Ferritin Isolated from Dog Spleen

박재학,전도연,김영호,Park Jae-Hag,Jun Do Youn,Kim Young Ho Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.3

페리틴은 생체 내 주요 철 저장 단백질로서 포유류에서 세균류에 이르기까지 다양한 생명체에 존재한다. 페리틴 분자는 $18\~22 kDa$의 단량체 24개가 결합된 약 240 kDa분자량을 지닌 거대분자이다. 본 연구에서는 개의 비장에서부터 열처리, 염석, 컬럼 크로마토그래피, 그리고 한외여과 등의 방법으로 페리틴을 정제한 후, 그 전기영동상의 특성 및 면역화학적 특성을 말, 소, 돼지 등의 비장 유래 페리틴과 비교 분석하였다. 이러한 정제방법에 의해 개의 비장으로부터 페리틴의 양은 비장 1g당 약$84{\mu}g$이었다. 정제된 개 페리틴의 철 함량은 $22.7\%$로서 함께 비교 검토한 다른 동물 유래의 페리틴에 비해 가장 높게 나타났다. 개 페리틴의 비변성 겔에서의 이동상은 소페리틴과 유사하였고, 변성 겔에서는 돼지 및 말의 페리틴과 유사하였다. SDS-PACE상에서 나타난 개 페리틴 subunit의 분자량은 19.5kDa이였으며 이때 SDS-PACE상의 ferritin subunit은 철과 결합하지 않는 것으로 확인되었다. 개 페리틴의 면역화학적 특성을 다른 동물유래의 페리틴과 비교하고자, 개의 페리틴에 대한 다클론 항체를 쥐에서 생산하였다. 생산된 항-페리틴 항체를 이용하여 Ouchterlony doulbe immunodiffusion방법으로 개, 소, 말, 돼지 페리틴들을 항원으로 항원-항체반응을 조사한 결과, 항-개 페리틴 항체가 소, 말, 돼지의 페리틴과도 항원-항체반응을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 이는 개, 소, 말, 돼지 페리틴들이 항원적 동일성을 지니고 있음을 시사한다. 항-개 페리틴 항체를 이용하여 타 동물 유래의 페리틴에 대한 Western blot analysis를 시도한 결과, 항-개 페리틴 항체가 개 페리틴 및 돼지 폐리틴에는 강하게 반응하였으나 말과 소 유래의 페리틴에 대해서는 비교적 약하게 반응하여, 개의 페리틴이 면역화학적으로 돼지 페리틴과 가장 유사한 것으로 나타났다. 이상의 결과들은 개의 페리틴에 대한 생화학적 및 면역학적 특성을 제시한다. Ferritin is known to be the principle iron-storage protein in a wide variety of rganisms. The electro­phoretic mobility and immunological cross-reactivity of dog splenic ferritin were compared with those of horse, bovine, and pig splenic ferritin after isolation using heat treatment, salting out, column chromatography, and ultrafiltration. These isolation methods allowed the recovery of $\~84{\mu}g$ of the ferritin per g of spleen. The iron content in the dog ferritin was $22.7\%$, which appeared to be higher than those in the other mammalian ferritins tested. The electrophoretic mobility of the dog ferritin under nondenaturing conditions was similar to its bovine counterpart, whereas it was more identical to pig and horse ferritins on an SDS-polyacrylamide gel. The molecular weight of the dog ferritin subunit was 19.5 kDa on an SDS-polyacrylarnide gel, and the subunit was unable to bind with iron. The polyclonal anti-dog ferritin raised in rats was able to cross-react with the pig, bovine, and horse ferritins, upon Ouchterlony double immunodiffusiion. A Western blot analysis also revealed that the anti-dog ferritin, which specifically bound with the dog ferritin subunit, could also recognize the horse, bovine, and pig ferritin subunits and the maximum cross-reactivity was exhibited with the pig ferritin subunit, indicating that the dog ferritin is immunochemically more similar to the pig ferritin than its other mammalian counterparts. Accordingly, these results elucidate the biochemical and immunochemical characteristics of dog ferritin that might have a potential to be applied as an oral iron supplement to treat iron deficiency anemia.

Chemical Composition and Antitumor Apoptogenic Activity of Methylene Chloride Extracts from the Leaves of Zanthoxylum schinifolium

김준석,전도연,우미희,이인구,김영호,Kim Jun-Seok,Jun Do-Youn,Woo Mi-Hee,Rhee In-Koo,Kim Young-Ho Korean Society of Life Science 2006 생명과학회지 Vol.16 No.3

식용 및 약용으로 이용되는 산초 (Zanthoxylum schinifolium) 잎에 함유된 항암활성 성분을 분리하기 위하여 산초잎을 유기용매로 추출하여, 각 추출물의 암세포에 대한 독성 및 세포자살 유도 활성을 조사하였다. Methanol, methylene chloride, ethyl acetate, n-butanol로 추출한 각 추출물의 세포 독성을 인체 급성백혈병 Jurkat T 세포주, estrogen receptor-positive 유방암 세포주 MDA 361과 estrogen receptor-negative 세포주 MDA 438를 대상으로 조사한 결과, 이들 암세포주에 대한 세포독성이 methylene chloride 추출물 (SL-14)에서 주로 확인되었다. Methylene chloride 추출물 (SL-14)의 Jurkat T세포주에 대한 세포독성의 기전은 mitochondria로부터cytochrome c 방출, 이에 뒤이은 caspase-9 및 caspase-3의 활성화, PARP 분해, jnternucleosomal DNAfragmentation등의 일련의 생화학적 과정을 통해 유도되며 또한 Bcl-xL의 ectopic overexpression에 의해서는 negative regulation되는 세포자살임을 확인하였다. 또한 SL-14를 GC-MS 분석하여, 9,19-cyclolanost-24-en-3-ol (15.1%), 2-a-methyl-17, b-hop-21-ene (15.1%), 15-methyl-2,3-dihydro-1H benzazepin (11.95%), phytol (10.38%), lupeol (9.92%), 12-methylbenzofuran (8.23%) 등을 포함한 22가지의 구성성분과 그 조성비를 확인하였다. 이상의 연구결과들은 식용 산초잎에 함유된 항암 활성으로서의 세포자살유도 활성의 규명과 이해에 유익하게 활용될 것으로 기대된다. To understand antitumor activity of Zanthoxylum schinfolium, which has been used as an aromatic and medicinal plant in Korea, the cytotoxic effect of various organic solvent extracts of its leaves on human tumor cells were investigated. Among these extracts such as methanol extract (SL-13), methylene chloride extract (SL-14), ethyl acetate extract (SL-15), n-butanol extract (SL-16), and residual fraction (SL-17), SL-14 appeared to contain the most cytotoxic activity against leukemia and breast cancer cells tested. The methylene chloride extra.1 (SL-14) possessed an apoptogenic activity causing apoptotic DNA fragmentation of human acute leukemia Jurkat T cells via mitochondrial cytochrome c release into cytoplasm, subsequent activation of caspase-9 and caspase-3, and cleavage of PARP, which could be negatively regulated by antiapoptotic protein Bcl-xL. The GC-MS analysis of SL-14 revealed that the twenty-two ingredients of SL-14 were 9,19-cyclolanost-24-en-3-ol (15.1%), 2-a-methyl-17, b-hop-21-ene (15.1%), 15-methyl-2,3-dihydro-1H benzazepin (11.95%), phytol (10.38%), lupeol (9.92%), 12-methylbenzofuran (8.23%), hexadecanoic acid (5.96%), cis,cis,cis-9,12,15-octadecatrienoic acid-methyl-ester (5.49%), 9,12,15-octadecatrienoic acid-methylester (3.59%), 15-methyl-4-(1-methylethylidene)-2-(4-nitrophenyl) (3.36%), hexadecanoic acid methyl ester (1.93%), vitamine E (1.88%), beta-amyrin (0.96%), and auraptene (0.89%). These results demonstrate that the cytotoxicity of the methylene chloride extract of the leaves of Z. schinifolium toward Jurkat T cells is mainly attributable to apoptosis mediated by mitochondria-dependent caspase cascade regulated by Bcl-xL, and provide an insight into the mechanism underlying antitumor activity of the edible plant Z. schinifolium.

Ectopic expression of Bcl-2 or Bcl-xL suppresses p-fluorophenylalanine-induced apoptosis through blocking mitochondria-dependent caspase cascade in human Jurkat T cells

한규현,오현지,전도연,김영호,Han, Kyu-Hyun,Oh, Hyun-Ji,Jun, Do-Youn,Kim, Young-Ho Korean Society of Life Science 2003 생명과학회지 Vol.13 No.1

Phenylalanine의 구조유사체인 p-fluotophenylalanine (FPA)은 인체 급성백혈병세포주인 Jurkat T 세포의 세포자살을 유도한다. FPA에 의한 세포자살에 미치는 Bcl-2 또는 Bcl-xL의 영향을 조사하기 위해, Bcl-2 또는 Bcl-xL을 stable transfection하거나 empty vectors만을 Transfection한 Jurkat 세포를 이용하여 FPA의 세포독성과 FPA에 의한 세포내 세포자살 신호전달경로를 비교 분석하였다. Jurkt T 세포에 0.63∼3.0 mLf의 FPA를 처리하였을 때 세포의 생육도는 농도에 비례하여 감소하였다. 또한 세포자살관련 DNA fragmentation, caspase-8 activatoin, Bid cleavage, mitochondria로 부터의 cytochrome c 방출, caspase-9 및 -3 activation, PARP degradation 등이 유도되었다. 한편, FPA에 의해 유도되는 이러한 일련의 생화학적 현상들은 Bcl-2 또는 Bcl-xL의 overexpression에 의해 현저히 저해되었다. 이상의 결과들은 caspase-8 activation, Bid cleavage, mitochondnal cytochrome c 방출에 의해 활성화되는 casuase cascade 등의 현상이, Bcl-2 또는 Bcl-xL에 의해 억제됨을 나타내며 FPA에 의해 유도되는 세포자살에 필요한 과정임을 시사한다. $\rho$-Fluorophenylalanine (FPA), a phenylalanine analog, is able to induce apoptotic cell death of human acute leukemia Jurkat T cells. To better understand the mechanism by which FPA induces apoptotic cell death, the effect of ectopic expression of antiapoptotic proteins, Bcl-2 and Bcl-xL, on FPA-induced apoptosis was investigated by employing lurkat T cells transfected with Bcl-2 gene (JT/Bcl-2) or Bcl-xL gene (1/Bcl-xL) and Jurkat T cells transfected with vector (JT/Neo or J/Neo). When Jurkat T cells, JT/Neo or J/Neo, were exposed to FPA at concentrations ranging from 0.63 to 5.0 mM, the cell viability determined by MTT assay declined in a dose-dependent manner. In addition, apoptotic DNA fragmentation along with several apoptotic events such as caspase-8 activation, Bid cleavage, mitochondrial cytochrome c release, caspase-9 activation, caspase-3 activation, and degradation of PARP was induced. However, the FPA-induced cytotoxic effect, activation of caspase-8, and cleavage of Bid were significantly abrogated by ectopic expression of Bcl-2 or Bcl-xL. At the same time, there was marked reduction in the level of cytochrome c release from mitorhondria, caspase-9 activation, caspase-3 activation, and degradation of PARP. These results indicate that caspase-8 activation, Bid cleavage, and mitochondrial cytochrome c release with subsequent activation of the caspase cascade are negatively regulated by Bcl-2 or Bcl-xL, and are thus required for FPA-induced apoptosis in Jurkat T cells

Saccharomyces diastaticus Glucoamylase Gene 에 의한 Saccharomyces cerevisiae 의 Transformation

김영호(Young - Ho Kim),전도연(Do - Youn Jun),서정훈(Jung - Hwn Seu) 한국미생물생명공학회 1988 한국미생물·생명공학회지 Vol.16 No.6

Antimicrobial Activity of Seeds of Zanthoxylum piperitum against Oral Pathogen Streptococcus mutans

Hae Sun Park(박해선),Do Youn Jun(전도연),Zhe Fang(박철),Mi Hee Woo(우미희),Young Ho Kim(김영호) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.2

치아우식균으로 알려져 있는 Streptococcus mutans에 대한 초피(Zanthoxylum piperitum)의 항균활성을 조사하기 위해, 뿌리, 줄기, 잎, 과피, 그리고 종자 부분을 methanol, ethyl acetate, hexane, methylene chloride등의 유기용매로 추출한 후 그 추출물의 항균활성을 1~3 ㎎/disc 농도범위에서 측정하였다. 그 결과, 종자의 경우만 활성이 나타났으며 특히 methylene chloride 추출물에서 비교적 높은 항균활성이 확인되었다. 초피종자의 항균활성이 종자의 정유성분을 추출할 경우에도 회수되는지를 조사하기 위해 초피종자 및 초피과피로부터 정유성분을 추출하고 이들의 S. mutans에 대한 항균활성을 측정하였다. 이때 두 정유성분 모두는 종자의 methylene chloride 추출물보다 더 강한 항균효과를 보였다. 이 정유성분들의 S. mutans에 대한 최소저해농도(MIC)를 액체배양으로 측정한 결과, 초피종자 정유성분의 MIC는 0.3 ㎎/㎖ 로, 또한 초피과피 정유성분의 MIC는 4 ㎎/㎖로 나타났다. S. mutans에 대한 항균활성이 가장 높게 나타난 종자의 정유성분을 박층크로마토그래피 방법으로 7가지 분획으로 나누어 그 항균효과를 서로 비교 조사한 결과, 다섯번째 분획(CS-SD-E)의 항균활성이 다른 분획들의 항균활성에 비해 상대적으로 높았으나, 분획 전의 정유성분에 비해서는 모두 항균활성이 낮았다. 초피종자의 항균활성성분을 조사하기 위해, 초피종자의 methylene chloride 추출물과 초피종자 정유성분을 GC-MS로 비교 분석하였다. 초피종자의 methylene chloride 추출물에서는 S. mutans에 대한 항균활성이 이미 보고된 물질로서 carvacrol (0.24%), β-caryphyllene (1.72%), α-humulene (0.88%)등이 검출되었고, 초피종자 정유성분에서는 sabinene (1.57%), linalool (1.55%), citronellal (13.67%), terpinene-4-ol (0.45%), citronellol (3.69%), geraniol (0.9%), linalyl acetate (1.35%), β-caryophyllene (1.35%), α-humulene (0.78%) 및 δ-cadinene (0.67%) 등이 S. mutans에 대한 항균활성이 보고된 바 있는 물질로서 확인되었다. 이상의 연구결과는 초피종자가 S. mutans에 대해 항균활성을 가지며, 수증기 증류를 통해 확보하는 종자의 정유성분 회수가 이러한 항균물질을 추출하는 효과적인 방법임을 시사한다. 아울러 본 연구 결과는 초피종자 유래의 정유성분이 S. mutans에 의해 발생하는 치아우식의 예방에 활용될 수 있음을 시사한다. Antimicrobial activity of Zanthoxylum piperitum was investigated against Streptococcus mutans that causes dental caries. Although the methylene chloride extract of seeds exhibited higher antimicrobial activity than other organic solvent extracts, including methanol, ethyl acetate, and hexane extracts of pericarps or seeds of Z. piperitum, essential oils prepared from both seeds and pericarps possessed more potent inhibitory activity than the methylene chloride extract of seeds. The minimal inhibitory concentrations (MICs) of the essential oils of seeds and pericarps were 0.3 ㎎/㎖ and 4.0 ㎎/㎖ against S. mutans, respectively. When the seed essential oil was further separated into seven fractions (CS-SD-A~CS-SD-G) by thin layer chromatography (TLC), all fractions exhibited lower antimicrobial activity than the essential oil. To understand the antimicrobial ingredients of Z. piperitum, seeds the gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) data of the methylene chloride extract of seeds was compared with those of the seed essential oil (CS-SD). Whereas the methylene chloride extract of seeds contained carvacrol (0.24%), β-caryophyllene (1.72%), and α-humulene (0.88%), which were previously known to inhibit growth of S. mutans, the seed essential oil contained sabinene (1.57%), linalool (1.55%), citronellal (13.67%), terpinene-4-ol (0.45%), citronellol (3.69%), geraniol (0.9%), linalyl acetate (1.35%), β-caryophyllene (1.35%), α-humulene (0.78%), and δ-cadinene (0.67%) in this regard. These results indicate that Z. piperitum seeds possess various inhibitory substances against S. mutans, and an effective method to isolate the active ingredients from the seeds is to prepare the essential oil. These results also suggest that the essential oil of Z. piperitium seeds may be applicable to preventing dental caries.