다공성 물질을 이용한 인장센서 개발

이청환(Cheong hwan Lee),심재술(Jae sool Shim),정재훈(Jaehun Chung),양민식(Minsik Yang) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.7

Thioredoxin reductase를 표적으로 하는 항암 최신 연구 동향

황보현(Hyun Hwangbo),이혜숙(Hyesook Lee),정재훈(JaeHun Cheong),최영현(Yung Hyun Choi) 한국생명과학회 2022 생명과학회지 Vol.32 No.1

Expressional Regulation of Replication Factor C in Adipocyte Differentiation

Hyun Kook Cho(조현국),Hye Young Kim(김혜영),Hyun Jeong Yu(유현정),JaeHun Cheong(정재훈) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.2

지방세포 분화 과정 중에 key regulator로서 기능을 하는 여러 전사조절인자(PPARγ, C/EBPα, SREBP, LXR)가 동정되었고, 주로 DNA 복제나 DNA 수선 단계에서 중요한 역할을 한다고 밝혀진 복제 조절인자인 RFC140이 지방세포 분화에도 중요한 인자임이 밝혀졌다. 이 연구에서 우리는 RFC140과 RFC38에 대한 발현조절을 확인하였으며, RFC140이 PPARγ와의 단백질-단백질 결합을 통하여 PPARγ에 의해 조절되는 유전자의 발현을 증가시킴을 확인하였다. 이러한 결과들은 특이적인 지방세포 전사인자에 의해 발현이 조절되는 RFC140과 RFC38이 지방세포의 분화과정에 필수적임을 제시한다. Adipocyte differentiation is an ordered multistep process requiring the sequential activation of several groups of adipogenic transcription factors, including CCAAT/enhancer-binding protein-α and peroxisome proliferator-activated receptor-γ, and coactivators. In previous reports, we identified that replication factor C 140 (RFC140) protein played a critical role in regulating adipocyte differentiation as a coactivator. Here, we show expressional regulation of RFC140 and small RFC subunit, RFC38, following characterization of gene promoter of RFC140 and RFC38. In addition, RFC140 increases PPARγ -mediated gene activation, resulting from direct protein-protein interaction of RFC140 and PPARγ. Taken together, these findings demonstrate that the regulated expression of RFC140 and RFC38 by specific adipocyte transcription factors is required for the adipocyte differentiation process.

인체 간암세포에서 비기환(肥氣丸), 대칠기탕(大七氣湯) 및 목향빈랑환(木香檳榔丸)의 항암 활성 비교

김소영(So Young Kim),홍수현(Su Hyun Hong),최성현(Sung Hyun Choi),정재훈(JaeHun Cheong),최영현(Yung Hyun Choi) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.5

간암은 전 세계적으로 가장 높게 진단되는 암 중 하나이며, 방사선 및 화학 요법이 일반적으로 사용되는 치료법이지만 다양한 부작용은 치료 효과를 크게 제한한다. 따라서 전통 의학에서 사용되어 온 처방법은 이를 극복할 수 있는 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 동의보감에 기술되어 있는 3가지 한약 처방전(비기환, 대칠기탕 및 목향빈랑환)을 선택하여 인체 간암세포에 대한 항암 효과를 평가하였다. 간암세포에서 3가지 처방전의 에탄올 추출물의 세포 독성을 조사하기 위한 MTT 분석 결과, 비기환 추출물은 대칠기탕 및 목향빈랑환에 비하여 세포 생존력을 현저하게 억제하였다. 그리고, flow cytometry 분석의 결과에서 3가지 처방전 추출물에 의한 간암세포의 증식 억제가 apoptosis 및 autophagy 유도와 관련이 있었다. 특히, 비기환 추출물은 미토콘드리아의 기능을 크게 손상시켰으며 다른 두 처방전과 비교하여 mitophagy 유발 가능성을 보여주었다. 아울러 비기환 추출물은 LC3의 발현을 현저하게 증가시켰으며, 이는 Bcl-2의 발현 감소를 동반하는 반면, Bax의 발현에 영향을 미치지 않았다. PINK1의 발현 또한 비기환 추출물이 처리된 세포에서 매우 증가하였다. 나아가, autophagy 억제제는 3가지 처방 전 추출물 처리에 의한 세포 생존율 감소와 apoptosis 유도를 억제하였으며, 이러한 결과는 이들 처방전 추출물 처리에 의한 autophagy가 apoptosis 개시에 관여하고 있음을 보여주는 것이다. 결론적으로, 본 연구 결과는 비기환 추출물이 3가지 처방전 중에서 가장 높은 항암 활성을 보였으며, 비기환 추출물은 autophagy 유도제로서 간암세포의 증식을 억제함을 의미한다. Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most commonly diagnosed cancers in the word. Although radiation and chemotherapy are generally effective, there are various side effects that greatly limit the effectiveness of these treatments. Therefore, traditional herbs may have potential as important resources for the discovery of liver cancer therapeutics. In this study, we selected three Korean herbal medicine formulas from the Donguibogam, namely Bigihwan (BGH), Daechilgithang (DCGT), and Mokwhyangbinranghwan (MHBRH), and evaluated their anti-cancer effects on HCC cells. According to our results of three ethanol extracts, BGH was more effective at suppressing HCC growth than DCGT or MHBRH. Furthermore, flow cytometry analysis showed that inhibition of HCC proliferation by the three extracts was associated with the induction of apoptosis and autophagy. In particular, BGH significantly increased mitochondrial impairment and showed the possibility of inducing mitophagy in comparison with the other two extracts. BGH prominently upregulated the levels of microtubule- associated protein light chain-3 which was accompanied by a decrease in the expression of anti-apoptotic Bcl-2 without altering the expression of pro-apoptotic Bax. In addition, the levels of PTEN-induced kinase 1 were also markedly increased in BGH-treated HCC cells. Moreover, autophagy blocking improved cell viability and reduced apoptosis after the three treatments, indicating that autophagy by these extracts enhances HCC cells against cytotoxicity. In conclusion, our findings show that BGH demonstrates the highest anti-cancer activity among the three formulas and inhibits the proliferation of HCC cells through autophagy induction.

Cis-acting Replication Element Variation of the Foot-and-mouth Disease Virus is Associated with the Determination of Host Susceptibility

Hyo Rin Kang(강효린),Mi So Seong(성미소),Bok Kyung Ku(구복경),JaeHun Cheong(정재훈) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.11

구제역바이러스(FMDV)는 피코나바이러스 과에 속하는 바이러스로서 야생과 가축화된 소와 돼지에 감염된다. FMDV는 제어되기 어려워서 가축의 생산과 국제통상에 큰 장애가 되고 있다. FMDV RNA 게놈의 복제 과정에서 3D 중합효소가 특이적인 복제 기능을 담당하는데 게놈에 결합하는 부위가 매우 중요하다. 이 사실은 FMDV 게놈의 비코딩영역 내에서 3D 중합효소에 의해 인지되는 특이 RNA 구조가 관여함을 제시한다. 이 과정에서 cis-acting replication element (CRE)는 RNA 복제를 위한 개시에 필요하다. FMDV CRE는 15-17 뉴클레오티드의 고리와 이를 지지하는 이중가닥으로 형성된 줄기-고리 모양을 가지며 이들을 구성하는 RNA 뉴클레오티드 서열의 차이가 다른 RNA 이차구조를 생성한다. CRE 이외에 FMDV 복제를 위해서 많은 바이러스와 세포 인자들이 단백질-단백질 결합과 단백질-RNA 결합을 통해 협조적인 네트워크를 만들어낸다. 이 연구에서 국내에서 2010년부터 2017년 까지 구제역이 발생한 소와 돼지에서 FMDV를 분리하여 CRE 서열을 분석하였으며 이들 FMDV들은 A형과 O형의 유전자형을 가졌다. 흥미롭게 국내 FMDV들의 CRE RNA 이차구조의 변이들은 바이러스 간의 계통유전학적 상관관련성과 일치하며 특정 숙주 동물종의 FMDV 감염의 특이성을 밝혀주었다. 이를 토대로 국내 FMDV의 각 유전군의 분류는 독특한 기능적 CRE에 의해 특징지을 수 있으며 새로운 유전적 계통의 진화학적 연속성은 특징있는 CRE 모티프의 구분과 연관지을 수 있다. 그러므로 CRE의 특이적 RNA 구조는 숙주 동물종 의존적인 FMDV 부류의 부가적인 단서로 활용할 수 있음을 제안한다. 이들 연구 결과들은 향후 FMDV 대량감염이 발생할때 숙주동물종의 특이성을 CRE 서열로 조기에 정확히 분석하는데 도움이 될 것이다. The foot-and-mouth disease virus (FMDV), a member of the Aphthovirus genus in the Picornaviridae family, affects wild and domesticated ruminants and pigs. During replication of the FMDV RNA (ribonucleic acid) genome, FMDV-encoding RNA polymerase 3D acts in a highly location-specific manner. This suggests that specific RNA structures recognized by 3D polymerase within non-coding regions of the FMDV genome assist with binding during replication. One such region is the cis-acting replication element (CRE), which functions as a template for RNA replication. The FMDV CRE adopts a stem-loop conformation with an extended duplex stem, supporting a novel 15-17 nucleotide loop that derives stability from base-stacking interactions, with the exact RNA nucleotide sequence of the CRE producing different RNA secondary structures. Here, we show that CRE sequences of FMDVs isolated in Korea from 2010 to 2017 exhibit A and O genotypes. Interestingly, variations in the RNA secondary structure of the Korean FMDVs are consistent with the phylogenetic relationships between these viruses and reveal the specificity of FMDV infections for particular host species. Therefore, we conclude that each genetic clade of Korean FMDV is characterized by a unique functional CRE and that the evolutionary success of new genetic lineages may be associated with the invention of a novel CRE motif. Therefore, we propose that the specific RNA structure of a CRE is an additional criterion for FMDV classification dependent on the host species. These findings will help correctly analyze CRE sequences and indicate the specificity of host species for future FMDV epidemics.

구제역바이러스의 FMDV 2C 단백질은 소포체 스트레스를 통해서 염증 유도 사이토카인 TNFα의 발현을 증가시킴

강효린(Hyo Rin Kang),성미소(Mi So Seong),나진주(Jin Ju Nah),류소연(Soyoon Ryoo),구복경(Bok Kyung Ku),정재훈(JaeHun Cheong) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.3

구제역바이러스(FMDV)는 Picornaviridae 과의 Aphthovirus 속의 한 종류이며, 야생과 가축의 소와 돼지에 감염한다. FMDV는 감염 조직에서 중증의 염증반응을 포함한 다양한 임상적 증후들을 일으킨다. FMDV 게놈 RNA는 약 8.3 kb 길이의 양성-단일 가닥을 가지고 있으며, 하나의 긴 단백질 번역틀(ORF)을 만든다. 이 ORF는 바이러스의 단백질가수분해효소에 의해서 구조단백질과 비구조단백질로 나누어진다. FMDV의 FMDV 2C 단백질은 FMDV 유전자에서 만들어지는 비구조단백질로서 염증과 세포사를 포함한 FMD 병리 과정과 바이러스 복제에서 중요한 역할을 한다. 이 연구에서 우리는 FMDV 2C가 염증 유도 사이토카인인 tumor necrosis factor alpha (TNFα)의 세포내 발현을 유도하는 가능성을 검토하였다. FMDV 2C의 돼지 세포인 IBRS-2 세포내 발현은 TNFα의 유전자 발현 조절 부위인 프로모터의 활성화를 이용하여 전사수준에서 TNFα의 mRNA와 단백질 생성을 증가시켰다. 추가적으로, 소포체 스트레스를 감소시키는 화학물질인 4-phenylbutyric acid (4-PBA) 처리는 FMDV 2C에 의해 유도된 TNFα 발현을 감소시켰다. 소포체 스트레스 반응을 매개하는 전사인자의 한 종류인 ATF4는 TNFα 프로모터의 활성을 유도하고, TNFα의 mRNA와 단백질 발현을 증가시켰다. 하지만, ATF4의 기능 결핍 돌연변이체 단백질의 발현은 FMDV 2C에 의한 TNFα 생성을 유도하지 못하였다. 이들 결과들은 FMDV FMDV 2C 단백질이 ATF4-매개 TNFα 발현을 통해 임상적 염증반응을 증가시키고, 이는 소포체 스트레스의 유도와 연관되어있음을 제시한다. Foot-and-mouth disease virus (FMDV), a member of the genus Aphthovirus in the Picornaviridae family, affects wild and domesticated ruminants and pigs. FMDV causes various clinical symptoms, including severe inflammation in infected tissue. Genome RNA of FMDV shows a positive single-strand chain approximately 8.3 kb long and encodes a single long open reading frame (ORF). The ORF is translated into structural and non-structural proteins by viral proteases. The FMDV 2C protein is one of the non-structural proteins encoded by FMDV and plays a critical role in FMD pathogenesis, including inflammation, apoptosis, and viral replication. In this study, we examined whether FMDV 2C induces intracellular expression of pro-inflammatory cytokine tumor necrosis factor alpha (TNFα). FMDV 2C expression in pig IBRS-2 cells increased mRNA and protein expression of TNFα at the transcriptional level via activation of TNFα promoter. Treatment with 4-phenylbutyric acid, an endoplasmic reticulum (ER) stress reducer, decreased TNFα expression induced by FMDV 2C. Activating transcription factor 4 (ATF4), a transcription factor mediating ER stress response, induced transactivation of TNFα promoter and expression of mRNA and protein of TNFα. However, the dominant negative mutant of ATF4 did not induce FMDV 2C–mediated TNFα expression. The results indicate that FMDV 2C protein increases clinical inflammation via ATF4-mediated TNFα expression and is associated with ER stress induction.

망막색소상피세포에서 감초 추출물의 산화적 스트레스에 의한 DNA 손상 및 apoptosis 유발의 차단 효과

김소영(So Young Kim),김정환(Jeong-Hwan Kim),김성옥(Sung Ok Kim),박세광(Seh-Kwang Park),정지원(Ji-Won Jeong),김미영(Mi-Young Kim),이혜숙(Hyesook Lee),정재훈(JaeHun Cheong),최영현(Yung Hyun Choi) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.11

고령층 인구에서 노인성 황반변성(AMD)은 실명의 주요 원인 중 하나이며, 망막 항상성을 유지하는 망막색소상피(RPE) 세포의 산화적 스트레스에 의한 손상은 AMD의 발달에 기여한다. 감초는 한국을 포함한 아시아 국가의 다양한 질병 치료에 가장 널리 사용되는 약초 중 하나이다. 비록 감초는 다양한 실험 모델에서 항산화 효능이 있는 것으로 알려져 있지만, 망막색소상피세포의 손상에 대한 보호 기전은 알려진 바 없다. 본 연구에서는 ARPE-19 인간 망막색소상피에서 과산화수소(H₂O₂)에 의해 유도된 산화적 손상에 대한 감초 에탄올 추출물의 효능을 평가하였다. 본 결과에 의하면 감초 추출물은 Nrf2 및 HO-1의 발현을 유도하면서 H₂O₂에 의한 ROS의 생성을 유의적으로 차단하였다. 또한 감초 추출물은 H₂O₂에 의해 유도된 DNA 손상을 억제하였으며, 미토콘드리아 막 전위의 소실을 약화시켰다. 그리고 감초 추출물 H₂O₂에 의한 caspase-3의 활성을 억제하면서 apoptosis 유도를 차단하였다. 이러한 결과는 감초 추출물이 DNA 손상을 억제하고 apoptosis를 감소시킴으로써 산화적 손상으로부터 망막색소상피세포를 보호할 수 있음을 의미한다. 비록 감초 추출물에 함유된 생리활성 성분들의 분석과 Nrf2-매개 HO-1 발현의 조절에 대한 추가 연구가 수행되어야 하지만, 감초 추출물은 AMD의 위험을 감소시킬 잠재력을 지니고 있음을 시사한다. Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of blindness in the elderly population, and damage to retinal pigment epithelial (RPE) cells due to oxidative stress contributes to the development of AMD. Glycyrrhiza uralensis Fischer is one of the most widely used herbal medicines for the treatment of various diseases in Asian countries. Although recent studies indicated that treatment with G. uralensis can protect cells from oxidative stress, its mechanisms in RPE cells remain unknown. We evaluated the effect of a G. uralensis ethanol extract (GU) on H₂O₂-induced oxidative injury in ARPE-19 RPE cells. The GU pretreatment attenuated reactive oxygen species (ROS) generation induced by H₂O₂, which was associated with induced expression of nuclear factor erythroid-derived-2-like 2 (Nrf2) and heme oxygenase-1 (HO-1). GU also suppressed H₂O₂-induced DNA damage and mitochondrial dysfunction. The inhibitory effect of GU on H₂O₂-induced apoptosis was associated with the protection of caspase-3 activation. Overall, GU appeared to protect RPE cells from oxidative injury by inhibiting DNA damage and reducing apoptosis. Further studies are needed to determine the regulation of Nrf2-mediated HO-1 expression, but our results suggest the possibility of using GU to reduce the risk of AMD.

RAW 264.7 대식세포에서 지질 다당류에 의한 미세먼지(PM<SUB>2.5</SUB>) 유발 염증 반응 증진에 미치는 ROS-NF-κB 신호 전달 경로의 역할

권다혜(Da Hye Kwon),김다혜(Da Hye Kim),김민영(Min Yeong Kim),황보현(Hyun Hwangbo),지선영(Seon Yeong Ji),박세광(Seh-Kwang Park),정지원(Ji-Won Jeong),김미영(Mi-Young Kim),이혜숙(Hyesook Lee),정재훈(JaeHun Cheong),남수완(Soo-Wan Nam),황혜 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.12

본 연구의 목적은 LPS가 처리된 RAW 264.7 대식세포에서의 염증 반응이 미세먼지(PM2.5)에 의해 더욱 증가될 수 있는지를 조사하는 것이다. 이를 위하여 LPS와 미세먼지(PM2.5)가 단독으로 처리되거나 LPS가 존재하는 조건에서 미세먼지(PM2.5)가 처리된 RAW 264.7 세포에서 염증 매개변수와 ROS의 생성 정도 및 염증 조절 유전자들의 발현 수준을 조사하였다. 본 연구의 결과에 의하면 세포 독성이 없는 범위에서 LPS가 처리된 세포에서 미세먼지(PM2.5)는 염증성 매개 인자(NO 및 PGE₂) 및 cytokine (IL-6 및 IL-1β)의 생성 수준이 각각의 단독 처리군에 비하여 매우 증가되었으며. 이는 이들의 생성에 관여하는 유전자들의 전사 및 번역 수준에서의 발현 증가와 연관성이 있었다. 또한, LPS가 처리된 RAW 264.7 세포에 미세먼지(PM2.5)가 노출되었을 때, 핵에서 NF-κB의 발현이 더욱 증가하였고, 세포질에서는 NF-κB 뿐만 아니라 IκB-α의 발현이 감소되었다. 이러한 결과는 LPS와 미세먼지(PM2.5)의 단독 처리에 비하여 동시 처리된 경우 NF-κB 신호계의 활성이 더욱 증가하여 염증성 유전자들의 전사 활성 촉진에 기여하였음을 의미한다. 나아가 LPS가 처리된 RAW 264.7 세포에서 미세먼지(PM2.5)에 의해 ROS 생성이 크게 증가되었지만 NF-κB 억제제는 ROS의 생성을 감소시키지 못하였다. 그러나, ROS 생성을 인위적으로 억제하였을 경우, 미세먼지(PM2.5)에 의해 증가된 염증 매개 인자의 발현 및 생성과 NF-κB의 활성화가 모두 감소되었다. 따라서, 본 연구의 결과는 LPS가 처리된 RAW 264.7 세포에서 미세먼지(PM2.5)에 의해 유도된 NF-κB 매개 염증 반응의 증가는 ROS 생성 의존적 현상임을 시사한다. The purpose of this study was to investigate whether the inflammatory response in lipopolysaccharide (LPS)-treated RAW 264.7 macrophages could be promoted by particulate matter 2.5 (PM2.5) stimulation. To this end, the levels of inflammatory parameters, reactive oxygen species (ROS) and inflammation-regulating genes were investigated in RAW 264.7 cells treated with PM2.5 in the presence or absence of LPS. Our results showed that the production levels of pro-inflammatory mediators (nitric oxide and prostaglandin E₂) and cytokines (interleukin-6 and -1β) were significantly increased by PM2.5 stimulation in LPS-treated RAW 264.7 cells, which was correlated with increased expression genes involved in their production. In addition, when LPS-treated RAW 264.7 cells were exposed to PM2.5, nuclear factor-kappaB (NF-κB) expression was further increased in the nucleus, and the expression of inhibitor of NF-κB as well as NF-κB in the cytoplasm was decreased. These results suggest that the co-treatment of PM2.5 and LPS further increases the activation of the NF-κB signaling pathway compared to each treatment alone, thereby contributing to the promotion of transcriptional activity of inflammatory genes. Furthermore, although the generation of ROS was greatly increased by PM2.5 in LPS-treated RAW 264.7 cells, the NF-κB inhibitor did not reduce the generation of ROS. In addition, when the generation of ROS was artificially suppressed, the production of inflammatory mediators and the activation of NF-κB were both abolished. Therefore, our results suggest that the increase in the NF-κB-mediated inflammatory response induced by PM2.5 in LPS-treated RAW 264.7 macrophages was a ROS generation-dependent phenomenon.