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펩티도글리칸에 의한 단핵세포의 Tumor necrosis factor-α 발현 기전 연구
정지영(Ji-Young Jeong),손용해(Yonghae Son),김보영(Bo-Young Kim),김관회(Koanhoi Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.11
본 연구에서는 펩티도글리칸이 단핵세포의 TNF-α 발현에 미치는 영향을 조사하였고, 또한 펩티도글리칸에 의한 TNF-α 발현에 관련된 세포의 요소들을 연구하였다. 사람의 단핵세포주인 THP-1 세포를 펩티도글리칸에 노출시키는 경우 TNF-α 분비 증가뿐만 아니라 TNF-α 유전자 전사를 유도하는 결과를 가져왔다. TLR-2/4의 억제제인 OxPAPC은 펩티도글리칸에 의한 TNF-α의 발현을 저해하였다. 그리고 U0126, SB202190, SP6001250, LY294002, Akti IV, rapamycin, NAC, DPI 같은 약리학적 저해제 또한 TNF-α 발현을 유전자/단백질 수준에서 상당히 약화시켰다. 그러나 polymyxin B는 TNF-α 발현에 영향을 주지않았다. 따라서 펩티도글리칸이 TLR-2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs, ROS 등을 통하여 단핵세포의 TNF-α 발현을 증가시킴을 확인하였다. Peptidoglycan (PG) is found in atheromatous lesions of arteries, where monocytes/macrophages express inflammatory cytokines, including tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). This study investigated the effects of PG on TNF-α expression and examined possible cellular factors involved in TNF-α upregulation. The overall aim was to identify the molecular mechanisms underlying inflammatory responses to bacterial pathogen-associated molecular patterns in the artery. Exposure of human THP-1 monocytic cells to PG enhanced the secretion of TNF-α and induced its gene transcription. Inhibition of TLR-2/4 with OxPAPC significantly inhibited TNF-α gene expression, whereas inhibition of LPS by polymyxin B did not. The PG-induced expression of TNF-α was also significantly suppressed by pharmacological inhibitors that modulate activities of cellular signaling molecules; for example, U0126 (an ERK inhibitor), SB202190 (a p38 MAPK inhibitor), and SP6001250 (a JNK inhibitor) significantly attenuated PG-induced transcription of TNF-α and secretion of its gene product. TNF-α expression was also inhibited by rapamycin (an mTOR inhibitor), LY294002 (a PI3K inhibitor), and Akt inhibitor IV (an Akt inhibitor). ROS-regulating compounds, like NAC and DPI, also significantly attenuated TNFα expression induced by PG. These results suggest that PG induces TNF-α expression in monocytes/ macrophages by multiple molecules, including TLR-2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs, and ROS.
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Weon Heo(허원),Yonghae Son(손용해),Hyok-rae Cho(조혁래),Koanhoi Kim(김관회) 한국생명과학회 2022 생명과학회지 Vol.32 No.6
본 연구에서는 죽상경화 플락에서 발견되는 펩티도글리칸이 혈관염증에서 어떠한 역할을 하는지 알아보기 위하여 염증성 사이토카인의 한 종류인 인터루킨-1 알파의 발현에 대한 영향을 조사하였다. 실험방법으로는 혈관염증을 주도하는 단핵구/대식세포인 THP-1 세포주에 펩티도글리칸을 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 RT-PCR, real-time PCR, ELISA 방법으로 분석하였다. 펩티도글리칸의 처리 시간과 농도에 비례하여 단핵구/대식세포에서 인터루킨-1 알파의 전사체와 단백질 분비가 증가함을 관찰하였다. 또한 펩티도글리칸의 작용기전을 규명하기 위하여 신호전달을 차단하는 억제제를 세포에 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 조사하였다. TLR2/4의 억제제인 OxPAPC 그리고 세포 kinase의 작용을 억제하는 LY294002(PI3 kinase 억제), Akti IV (Akt 억제), rapamycin (mTOR 억제), U0126 (MEK 억제), SB202190 (p38 MAPK 억제), SP6001250 (JNK 억제), DPI (NOX 억제)를 처리하는 경우 인터루킨-1 알파 전사체의 발현 그리고 단백질의 분비가 감소되었다. 반면에 LPS의 작용을 억제하는 polymyxin B는 인터루킨-1 알파의 발현에 영향을 주지 않았다. 이상의 결과는, 펩티도글리칸이 TLR2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs를 통하여 단핵구/대식세포의 인터루킨-1 알파 발현을 증가시키고 혈관염증에 기여한다는 것을 나타낸다. The expression of interleukin-1α (IL-1α) is elevated in monocytic cells, such as monocytes and macrophages, within atherosclerotic arteries, yet the cellular molecules involved in cytokine upregulation remain unclear. Because peptidoglycan (PG), a major component of gram-positive bacterial cell walls, is detected within the inflammatory cell-rich regions of atheromatous plaques, it was investigated if PG contributes to IL-1α expression in monocytes/macrophages. Exposure of THP-1 monocytic cells to PG resulted in elevated levels of IL-1α gene transcripts and increased secretion of IL-1α protein. The transcription and secretion of IL-1α were abrogated by OxPAPC, an inhibitor of TLR2/4, but not by polymyxin B that inhibits lipopolysaccharide-induced TLR4 activation. To understand the molecular mechanisms of the inflammatory responses due to bacterial pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) in diseased arteries, we attempted to determine the cellular factors involved in the PG-induced upregulation of IL-1α expression. Pharmacological inhibition of cell signaling pathways with LY294002 (a PI3K inhibitor), Akti IV (an inhibitor of Akt activation), rapamycin (an mTOR inhibitor), U0126 (a MEK inhibitor), SB202190 (a p38 MAPK inhibitor), SP6001250 (a JNK inhibitor), and DPI (a NOX inhibitor) also significantly attenuated the PG-mediated expression of IL-1α. These results suggest that PG induces the monocytic or macrophagic expression of IL-1α, thereby contributing to vascular inflammation, via multiple signaling molecules, including TLR2, PI3K/Akt/mTOR, and MAPKs.
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