인간 신장암 Caki세포에서 Par-4에 의한 MMP-2 활성 저해를 통한 세포 이동 조절

우선민(Seon Min Woo),권택규(Taeg Kyu Kwon) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.5

Par-4는 다양한 세포사멸 자극에 세포 사멸을 조절하고, 종양 억제기능을 가지고 있다. 그러나, Par-4에 의한 암세포의 이동 및 침윤에 대한 연구는 수행되지 않았다. 본 연구에서 Par-4단백질의 과발현이 인간 신장암 Caki세포에서 MMP-2의 활성화를 억제하지만 MMP-9 활성에는 영향을 주지 않았다. Par-4에 의한 MMP-2의 활성 억제는 leucine zipper domain이 결실된 Par-4 에서는 확인되지 않았다. Par-4 siRNA를 이용한 knock-down 실험에서 PMA 처리 시 세포이동 및 침윤 증가함을 확인하였다. Par-4의 과발현과 knock-dwon에서 MMP-2 mRNA 발현의 변화를 확인 할 수 없었다. 이 점은 Par-4 매개의 MMP-2 활성 억제는 전사 후 조절을 통하여 야기됨을 추측 할 수 있다. The prostate-apoptosis-response-gene-4 (Par-4) protein has been identified as an effector of cell death in response to various apoptotic stimuli in prostate cancer cells. We found that overexpression of Par-4 by stable transfection inhibits cell migration and invasion in Caki cells. The expression of various matrix metalloproteinases (MMPs) has been implicated in the invasion and metastasis of cancer cells. In this study, we investigated whether ectopic expression of Par-4 modulates MMP-2 expression and activity in human renal carcinoma Caki cells. We found that overexpression of Par-4 markedly inhibited MMP-2 activity, but not MMP-9 activity. However, loss of the leucine zipper domain of Par-4 (Par-4 ΔLZ#1 and #2) did not inhibit MMP-2 activity. Further, knock-down of Par-4 with the corresponding siRNA resulted in increased invasion and metastasis of renal carcinoma Caki cells. Interestingly, overexpression or knock-down of Par-4 did not affect the expression levels of MMP-2 mRNA. Taken together, our findings suggest that Par-4 may inhibit MMP-2 activity through its post-transcriptional regulation in renal carcinoma Caki cells.

암 치료 표적으로써 cathepsin S

우선민(Seon Min Woo),권택규(Taeg Kyu Kwon) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.6

Cathepsin은 리소좀에 존재하는 효소로, 엔도좀-리소좀 경로를 통하여 손상된 단백질의 분해를 유도한다. 이러한 cathepsin은 활성화되는 촉매 잔기 위치(catalytic residue site)에 따라 cysteine, aspartate, serine cathepsin으로 나뉜다. 다양한 암세포에서 cysteine cathepsin은 유전자 증폭이나 전사, 번역, 전사 후 단계를 통해 높은 발현을 유지한다. 특히 cathepsin S의 경우, 다른 cysteine cathepsin과 달리 중성 pH 환경에서도 안정적으로 활성도를 유지하며 특정 조직에서 발현이 제한적이라는 특징을 가지고 있기 때문에 질병의 미세환경에서 중요한 역할을 한다. 면역세포에서의 cathepsin S는 불변 사슬(invariant chain)을 분해하여 항원 제시에 중요한 MHC class II의 활성화를 통해 면역 반응을 조절하며, 암세포에서의 cathepsin S는 전이와 혈관신생을 조절함으로써 암세포의 성장을 증가시키는 역할을 한다. Cathepsin S의 발현 조절에 문제가 생기면 암, 관절염, 심혈관 질환을 포함한 많은 병리학적 현상에 영향을 미친다. 특히 암세포에서 cathepsin S의 발현 억제와 결함은 혈관신생을 억제시킬 뿐만 아니라, 암세포의 성장과 전이를 감소시키고 세포사멸을 유도한다. 따라서, cathepsin S는 암 치료에 있어 좋은 표적이 될 수 있다. Cysteine cathepsins are lysosomal enzymes that belong to the papain family and can induce the degradation of damaged proteins through the endo-lysosomal pathway. It is highly upregulated in many cancers by regulating gene amplification and transcriptional, translational, and post-transcriptional modifications. Cathepsin S is part of the cysteine cathepsin family. Many studies have demonstrated that cathepsin S not only plays a specific role in MHC class II antigen presentation but also plays a crucial role in cancers. Cathepsin S is more stable at a neutral pH compared to other cysteine cathepsins, which supports the importance of cathepsin S in disease microenvironments. Therefore, the dysregulation of cathepsin S has participated in a variety of pathological processes, including cancer, arthritis, and cardiovascular disease. Furthermore, a decrease or depletion in the expression of cathepsin S has been implicated in the processes of tumor growth, invasion, metastasis, and angiogenesis. Taken together, cathepsin S has been suggested as an attractive therapeutic target for cancer therapy. In this review, the known involvement of cathepsin S in diseases, particularly with respect to recent work indicating its role in cancer therapy, is examined. An overview of current literature on the inhibitors of cathepsin S as a therapeutic target for cancer is also provided.

암 치료 표적으로써 prostate apoptosis response-4(Par-4)

우선민(Seon Min Woo),권택규(Taeg Kyu Kwon) 한국생명과학회 2015 생명과학회지 Vol.25 No.8

Par-4는 종양 억제 유전자로 암세포 선택적으로 세포사멸을 증진하는 기능을 가진다. Par-4 유전자는 nuclear localization sequences (NLS), leucine zipper (LZ), nuclear export sequence (NES), selective for apoptosis in cancer cells (SAC)의 네 가지 도메인을 가지고 있다. 이 중에서도 SAC 도메인이 Par-4에 의한 세포사멸에 중요한 역할을 하며, 이러한 Par-4의 활성화는 세포 내 경로와 세포 외 경로로 나누어진다. 세포질 내의 Par-4는 핵 내로 이동하여 NF-κB 매개의 세포 성장 경로를 억제하고 세포 밖으로 분비된 Par-4는 세포 표면에 존재하는 수용체인 GRP78과 결합하여 세포 사멸을 유도한다. 따라서 Par-4의 발현을 증가시키는 물질에 의한 세포 사멸뿐만 아니라 암세포에서 발현이 낮은 Par-4의 과발현을 통하여 세포사멸 민감화가 증진된다. 따라서 Par-4는 암 치료의 강력한 표적으로의 가능성을 가지고 있다. Prostate apoptosis response-4 (Par-4) was originally identified in androgen-independent prostate cancer cells undergoing apoptosis. Par-4 is ubiquitously expressed in normal cells and tissues, but it is downregulated in several types of cancers. Par-4 is a 38 kDa tumor suppressor protein encoded by the PARW gene. Par-4 promotes apoptosis in a variety of cancerous cells, but not in normal cells. In this review, we focused on the structure, expression and function of Par-4 in apoptotic signaling pathway. Functional domains of Par-4 include two nuclear localization sequences (NLS), a leucine zipper (LZ) domain, a nuclear export sequence (NES) and selective for apoptosis in cancer cell (SAC) domain. Many studies have underlined the importance of Par-4 in preventing cancer development. The activity of Par-4 is differently regulated by localization of intracellular and extracellular Par-4. Intracellular Par-4 inhibits Akt- and NF-κB-mediated cell survival pathways and downregulates Bcl-2 expression. Extracellular Par-4 activates the extrinsic apoptotic pathway by binding to cell surface receptor GRP78, a stress response protein that is in the endoplasmic reticulum (ER). Endogenous Par-4 sensitizes cancer cells to various apoptotic stimuli, while exogenous Par-4 enhances SAC domain-dependent apoptosis in cancer cells, but not normal cells. Therefore, Par-4 is an attractive target for cancer therapy.

암 치료 표적으로써 유비퀴틴 접합 효소 UBE2의 기능

우선민(Seon Min Woo),권택규(Taeg Kyu Kwon) 한국생명과학회 2023 생명과학회지 Vol.33 No.6

Withaferin A의 다양한 항암 효과 및 분자생화학적 기전

우선민(Seon Min Woo),민경진(Kyoung-jin Min),권택규(Taeg Kyu Kwon) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.3

Withaferin A는 Withania somnifera에서 추출한 천연물질로 스테로이드성 락톤(steroidal lactone)으로 항암, 항염증, 면역억제기능을 가진다. 본 연구에서는 withaferin A의 다양한 기능 중 항암효과에 대하여 논하고자 한다. Withaferin A는 암세포에서 세포의 분열, 전이, 침투 및 혈관생성을 억제함으로써 항암작용을 나타내는 것으로 알려져 있다. 또한, 기존에 사용되고 있던 항암요법인 방사선 용법과 저농도의 항암제와 withaferin A를 함께 병합 처리하면 암세포의 세포사멸을 현저하게 증가시키는 약물 민감화 작용을 한다. 이러한 withaferin A에 의한 항암작용에는 다양한 신호전달체계가 수반된다. 우선, withaferin A는 세포 내 활성산소의 양을 증가시키고, ER stress와 미토콘드리아 매개의 세포사멸을 유도한다. 둘째로, withaferin A는 세포의 성장과 분열, 전이에 중요한 Jak/STAT, Akt, Notch, 그리고 c-Met의 신호전달을 억제한다. 셋째, withaferin A는 prostate apoptosis protein-4의 발현을 증가시켜 세포사멸을 유도하거나 세포의 이동을 억제한다. 마지막으로, withaferin A는 proteasome의 활성을 억제하여 세포사멸 유도단백질의 발현을 증가시킴으로써 암세포사멸을 증가시킨다. 이러한 결과를 바탕으로 withaferin A는 새로운 항암제로서의 가능성을 가지고 있다. Withaferin A is a steroidal lactone purified from the Indian medicinal plant Withania somnifera. It exhibits a wide variety of activities, including anti-tumor, anti-inflammation, and immunomodulation properties. In this review, we focused on the anti-cancer effects of withaferin A. Withaferin A inhibits cell proliferation, metastasis, invasion, and angiogenesis in cancer cells. Furthermore, it sensitized irradiation, tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)-, and doxorubicin-mediated apoptosis. The results showed that multiple mechanisms were involved in withaferin A-mediated anti-cancer effects. First, withaferin A increased intracellular reactive oxygen species (ROS) production and induced ER stress- and mitochondria-mediated apoptosis. Second, withaferin A inhibited the signaling pathways (Jak/STAT, Akt, Notch, and c-Met), which are important in cell survival, proliferation, and metastasis. Third, it induced apoptosis and inhibited cancer cell migration through the up-regulation of prostate apoptosis protein-4 (Par-4). Finally, withaferin A up-regulated pro-apoptotic protein expression levels through the inhibition of proteasome activity. Our findings suggested that withaferin A is a potential, potent therapeutic agent.

신장암 세포주에서 actinomycin D에 의한 SOCS3 발현 감소를 통한 STAT3 활성화

Seon Min Woo(우선민),Eun Jung Park(박은정),Taeg Kyu Kwon(권택규) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.1

본 연구에서는 전사억제제(transcriptional inhibitor)로 알려진 actinomycin D가 전사조절인자(transcription factor)인 STAT의 인산화를 유도한다는 것을 확인하였다. Actinomycin D 처리 시 STAT1의 Tyr701, Ser727 인산화는 유도되지 않았지만 STAT3의 Tyr705 잔기의 인산화를 특이적으로 유도하는 것을 확인하였다. Actinomycin D에 의한 STAT3의 Tyr705 인산화 유도가 어떠한 기전을 통한 것인지 확인하기 위해서 관련 인자의 단백질 및 mRNA 발현을 확인한 결과 SOCS3의 단백질 및 mRNA 발현의 감소를 확인하였다. STAT3의 탈인산화를 유도한다고 알려진 tyrosine phosphatase인 SHP-1와 STAT의 upstream kinase인 JAK2의 인산화는 변화가 없었다. 또한 actinomycin D 뿐 아니라 다른 전사억제제인 DRB를 처리 하였을 경우에도 STAT3의 Tyr705 인산화가 유도되는 것을 확인하였다. 이상의 결과는 전사억제제에 의하여 특이적인 SOCS3 단백질 발현감소는 SOCS3의 하류의 target인 STAT3 인산화를 유도하였다. Actinomycin D is a natural antibiotic that is used in anti-cancer chemotherapy and is known as a transcription inhibitor. Interestingly, actinomycin D induces phosphorylation of signal transducers and activators of transcription 3 (STAT3) in renal cancer Caki cells. In this study, we examined the molecular mechanism of actinomycin D-induced STAT3 phosphorylation. Treatment with actinomycin D induced phosphorylation of STAT3 (Tyr705) in a dose- and time-dependent manner. However, actinomycin D did not induce phosphorylation of STAT3 (Ser727), STAT1 (Tyr701) and STAT1 (Ser727). Moreover, actinomycin D-induced STAT3 phosphorylation was caused by decreased protein and mRNA levels of SOCS3, but not by JAK2 and SHP-1. In addition, other transcription inhibitor (5,6-dichloro-1-b-D-ribofuranosyl benzimidazole; DRB) also induced phosphorylation of STAT3 (Tyr705). Taken together, the present study demonstrates that transcriptional inhibitors (actinomycin D and DRB) induce phosphorylation of STAT3 (Tyr705) in Caki cells by down-regulation of SOCS3.

새로운 non-apoptotic 세포사멸: ferroptosis

우선민 ( Seon Min Woo ),권택규 ( Taeg Kyu Kwon ) 영남대학교 의과대학 2017 Yeungnam University Journal of Medicine Vol.34 No.2

Ferroptosis is a newly recognized type of cell death that results from iron-dependent lipid peroxidation and is different from other types of cell death, such as apoptosis, necrosis, and autophagic cell death. This type of cell death is characterized by mitochondrial shrinkage with an increased mitochondrial membrane density and outer mitochondrial membrane rupture. Ferroptosis can be induced by a loss of activity of system X_c ^- and the inhibition of glutathione peroxidase 4, followed by the accumulation of lipid reactive oxygen species (ROS). In addition, inactivation of the mevalonate and transsulfuration pathways is involved in the induction of ferroptosis. Moreover, nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase and p53 promote ferroptosis by increasing ROS production, while heat shock protein beta-1 and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 inhibit ferroptosis by reducing iron uptake. This article outlines the molecular mechanisms and signaling pathways of ferroptosis regulation, and explains the roles of ferroptosis in human disease.

암 치료 표적으로써 OTUB1

김동은(Dong Eun Kim),우선민(Seon Min Woo),권택규(Taeg Kyu Kwon) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.5

유비퀴틴 시스템은 ubiquitin ligases와 deubiquitinases (DUBs)에 의해 타겟 기질의 ubiquitination 유무에 따라 안정화, 활성화, 국소화 및 상호작용을 변화시키고 암 발병의 관여하는 다양한 생물학적 과정을 조절한다. DUBs는 촉매 domain에 따라 6그룹으로 나뉘어지는데, 그 중에서 OTU 그룹 내 대부분의 DUB는 세포의 연속적 신호반응(cell signaling cascade)을 조절할 수 있다. 특이하게도 OTU 그룹에 속하는 otubain 1 (OTUB1)은 정규적(canonical) 활성과 비정규적(non-canonical) 활성을 모두 가지고 있다. 본 보고에서는 OTUB1의 canonical, non-canonical 활성 조절에 있어서 다양한 신호전달경로 및 OTUB1의 역할에 대해 기술하였다. OTUB1은 이 두 종류의 활성 경로를 통하여, OTUB1은 암 관련 신호 전달 체계에 중요한 FOXM1, ERα, KRAS 및 EMT를 조절하고 암세포 증식 및 전이 능력 향상 및 항암제에 대한 내성을 나타낸다. 또한 임상적으로 전이성 및 종양 분화도가 높은 암 조직에서 OTUB1의 발현이 높으며, 이에 따라 환자의 생존율이 감소하는 등 나쁜 예후를 나타낸다. 따라서, 임상적으로 적용할 수 있는 OTUB1 억제제의 개발이 이루어진다면 OTUB1은 종양 치료에 있어 중요한 진단 마커이자 치료적인 타겟이 될 수 있다. The ubiquitin system uses ligases and deubiquitinases (DUBs) to regulate ubiquitin position on protein substrates and is involved in many biological processes which determine stability, activity, and interaction of the target substrate. DUBs are classified in six groups according to catalytic domain, namely ubiquitin-specific proteases (USPs); ubiquitin C-terminal hydrolases (UCHs); ovarian tumor proteases (OTUs); Machado Joseph Disease proteases (MJDs); motif interacting with Ub (MIU)-containing novel DUB family (MINDY); and Jab1/MPN/MOV34 metalloenzymes (JAMMs). Otubain 1 (OTUB1) is a DUB in the OTU family which possesses both canonical and non-canonical activity and can regulate multiple cellular signaling pathways. In this review, we describe the function of OTUB1 through regulation of its canonical and non-canonical activities in multiple specifically cancer-associated pathways. The canonical activity of OTUB1 inhibits protein ubiquitination by cleaving Lys48 linkages while its non-canonical activity prevents ubiquitin transfer onto target proteins through binding to E2-conjugating enzymes, resulting in the induction of protein deubiquitination. OTUB1 can therefore canonically and non-canonically promote tumor cell proliferation, invasion, and drug resistance through regulating FOXM1, ERα, KRAS, p53, and mTORC1. Moreover, clinical research has demonstrated that OTUB1 overexpresses with high metastasis in many tumor types including breast, ovarian, esophageal squamous, and glioma. Therefore, OTUB1 has been suggested as a diagnosis marker and potential therapeutic target for oncotherapy.