Molecular mechanisms of shikonin and its derivatives in cancer therapy

The identification of molecular processes involved in cancer development and prognosis opened avenues for targeted therapies, which made treatment more tumor-specific and less toxic than conventional therapies. One important example is the epidermal growth factor receptor (EGFR) and EGFR-specific inhibitors (i.e. erlotinib). However, challenges such as drug resistance still remain in targeted therapies. Therefore, novel candidate compounds and new strategies are needed for improvement of therapy efficacy. Shikonin and its derivatives are cytotoxic constituents in traditional Chinese herbal medicine Zicao (Lithospermum erythrorhizin). In this study, we investigated the molecular mechanisms underlying the anti-cancer effects of shikonin and its derivatives in glioblastoma cells and leukemia cells. Most of shikonin derivatives showed strong cytotoxicity towards erlotinib-resistant glioblastoma cells, especially U87MG.ΔEGFR cells which overexpressed a deletion-activated EGFR (ΔEGFR). Moreover, shikonin and some derivatives worked synergistically with erlotinib in killing EGFR-overexpressing cells. Combination treatment with shikonin and erlotinib overcame the drug resistance of these cells to erlotinib. Western blotting analysis revealed that shikonin inhibited ΔEGFR phosphorylation and led to corresponding decreases in phosphorylation of EGFR downstream molecules. By means of Loewe additivity and Bliss independence drug interaction models, we found erlotinb and shikonin or its derivatives corporately suppressed ΔEGFR phosphorylation. We believed this to be a main mechanism responsible for their synergism in U87MG.ΔEGFR cells. In leukemia cells, which did not express EGFR, shikonin and its derivatives exhibited even greater cytotoxicity, suggesting the existence of other mechanisms. Microarray-based gene expression analysis uncovered the transcription factor c-MYC as the commonly deregulated molecule by shikonin and its derivatives. As validated by Western blotting analysis, DNA-binding assays and molecular docking, shikonin and its derivatives bound and inhibited c-MYC. Furthermore, the deregulation of ERK, JNK MAPK and AKT activity was closely associated with the reduction of c-MYC, indicating the involvement of these signaling molecules in shikonin-triggered c-MYC inactivation. In conclusion, the inhibition of EGFR signaling, synergism with erlotinib and targeting of c-MYC illustrate the multi-targeted feature of natural naphthoquinones such as shikonin and derivatives. This may open attractive possibilities for their use in a molecular targeted cancer therapy.

Untersuchungen zur Beteiligung der Preseniline an den molekularen Mechanismen der Amyloid-ß Entstehung

ZusammenfassungMorbus Alzheimer ist eine progressive, neurodegenerative Erkrankung, die weltweit die häufigste Form der Demenz darstellt und im mittleren bis späten Lebensabschnitt auftritt. Die neuropathologischen Merkmale beinhalten das Auftreten von extrazellulären Ablagerungen aus fibrillogenem Aß42 Peptiden in senilen Plaques und intraneuronalen Akkumulationen von hyperphosphoryliertem Tau in sogenannten neurofibrillären Bündeln. Obwohl die meisten Alzheimer Fälle sporadisch und Alters-assoziiert auftreten, gibt es eine autosomal dominant vererbte Form (FAD; Familial Alzheimer Disease), die schon in einem frühen Lebensabschnitt (ab 28 Jahren) ausbrechen kann. Diese aggressive Alzheimer Form wird durch Mutationen im Amyloid-Precursor-Protein-Gen (APP) oder den Presenilin-Genen (PS-1 und PS-2) ausgelöst. Die Presenilin (PS) Proteine sind entscheidend an der Entstehung von Aß beteiligt. So erhöhen FAD-assoziierte Mutationen in PS-1 und PS-2 die Bildung von Aß42. Außerdem verhindern sowohl homozygote PS-1 Null-Mutationen (PS-1-/-) in transgenen Mäusen, als auch dominant negative PS-1 Mutationen in Kulturzellen die Ab Bildung. Diese Belege sprechen für die zur Zeit favorisierte Amyloid Hypothese, in der die toxische Wirkung des Aß-Peptides in der Entstehung der Alzheimer Erkrankung eine zentrale Rolle einnimmt. Die y-Sekretase ist eine Protease, deren Aktivität für die Entstehung von Ab aus dem Vorläuferprotein APP essentiell ist. Damit bildet sie einen möglichen Ansatzpunkt, um grundlegend in den Prozeß der Ab Bildung einzugreifen. Die y-Sekretase ist allerdings noch nicht identifiziert oder kloniert. Es gibt Hinweise, daß die Preseniline y-Sekretase Aktivität besitzen könnten. Diese Theorie ist bis heute jedoch nicht eindeutig belegt. In dieser Arbeit sollten die molekularen Mechanismen der Ab Entstehung und insbesondere die Beteiligung der Preseniline an diesem Prozeß untersucht werden. Dazu wurde zunächst die subzelluläre Verteilung der endogenen Preseniline analysiert. Es konnte erstmalig ein Unterschied in der subzellulären Verteilung zwischen PS-1 und PS-2 festgestellt werden. PS-1 war vorwiegend im ER lokalisiert, wogegen PS-2 stark im Golgi-Apparat angereichert war. Im zweiten Teil der Arbeit wurde nach möglichen Interaktionen der Preseniline mit C-terminalen APP Fragmenten gesucht, die die Substrate der y-Sekretase darstellen. Es konnte gezeigt werden, daß die Preseniline mit einem 21 kDa großen C-terminalen APP Fragment interagieren. Dabei band die Mutante-Form der Preseniline mehr C-terminales APP Fragment als die Wildtyp-Form. Weiterhin wurde ein zellfreies System zur indirekten Bestimmung der y-Sekretase Aktivität etabliert. Mit Hilfe dieses Systems wird es möglich, Inhibitoren der y-Sekretase zu identifizieren. Die Spezifität des zellfreien Testsystems konnte dadurch deutlich gemacht werden, daß das PS-1, das schon in Zellkultur als essentielle Proteinkomponente zur Entstehung von Aß beschrieben wurde, auch in diesem zellfreien y-Sekretase System notwendig war. Allgemeine Proteaseinhibitoren, die alle bekannten Proteasemechanismen abdeckten, zeigten keinen Einfluß auf die de novo Bildung von Aß. Es konnte festgestellt werden, daß neben der y-Sekretase als Aß produzierende Protease auch Aß abbauende Proteasen vorlagen. Das pH-Optimum der y-Sekretase wurde im neutralen Bereich festgestellt. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß die y-Sekretase eine transmembrane oder zumindest membranassoziierte Protease ist, die keine cytosolischen Komponenten benötigt.

Klonierung und Charakterisierung eines Konsensusgenoms des Hepatitis C Virus als Grundlage der Etablierung eines Zellkultursystems

Das Hepatitis C Virus (HCV) ist der Haupterreger der parenteral übertragenen non-A non-B Hepatitis. Bisher wurde die Erforschung der Replikation und Pathogenese des HCV durch das Fehlen eines effizienten und verläßlichen Zellkultursystems behindert.Virale RNA aus infizierten humanen Leberzellen wurde isoliert und kloniert. Mit Hilfe eines Vergleichs mehrerer Klone wurde eine isolatspezifische Konsensussequenz bestimmt, auf deren Basis ein Konsensusgenom konstruiert wurde. Mit dem Konsensusgenom als Grundlage wurden subgenomische RNA-Moleküle, sogenannte „selektionierbare Replikons“ hergestellt. Nach Transfektion der Replikons in humane HuH-7 Hepatoma-Zellen konnte gezeigt werden, daß die Replikons autonom und in hohem Maße in den Wirtszellen replizierten.Die Arbeit definiert die Struktur von HCV-Replikons, die in Zellkultur funktionell sind. Damit wird die Basis für ein lange gesuchtes HCV-Zellkultursystem geschaffen, welches das Studium der HCV-Replikation im Detail und die Entwicklung antiviral wirksamer Substanzen ermöglicht.

Finale Fixationen, sportmotorische Leistung und eine Inhibitionshypothese. Mechanismen des "Quiet Eye"

Vielfach konnte in den letzten Jahren die Bedeutung einer langen letzten Fixation vor Bewegungsbeginn – des sogenannten "Quiet Eye" – für die sportmotorische Leistung aufgezeigt werden. Obgleich dieses Phänomens breit untersucht wurde, mangelt es bislang an einer zufriedenstellenden Erklärung. In diesem Beitrag werden daher aktuelle Erklärungsversuche diskutiert. Es zeigt sich, dass vorliegende Beiträge aus der Kognitions- und der ökologischen Psychologie konzeptuelle oder methodische Mängel aufweisen. Aus diesen Gründen wird – zunächst für Aufgaben mit hohen Präzisionsanforderungen – ein Inhibitionsmechanismus zur Erklärung des Quiet-Eye-Phänomens vorgeschlagen mit der zentralen Aussage, dass die Verarbeitung leistungsrelevanter Hinweisreize durch ein "ruhiges Auge" von Störungen abgeschirmt wird. Abschließend kann gezeigt werden, dass sich der vorgeschlagene Mechanismus mit der bestehenden Befundlage als kompatibel erweist und er die Ableitung weitergehender Vorhersagen erlaubt.

Die Krise der jüdischen Kolonisation in Argentinien und der moralische Bankerott der J.C.A.-Administration

von Leon Chasanowitsch

Erbauliche Passions-Betrachtungen oder heilsame Seelen-Weide : an Jesu Leiden, aus dem Evangelio Marci gesammlet, und nebst einigen Betrachtungen über Hiob c. XIV. v. 19.

Various paginations.

Zur vergleichenden Physiologie des Blutes : untersuchungen uber Blutkornchen, Blutbildung und Blutbahn, nebst Bemerkungen uber Blutbewegung, Ernahrung und Absonderung, mit besonderer Rucksicht auf C.F. Burdachs' Physiologie Bd. IV mit Beitragen von Johannes Mueller /

Includes bibliographical references.

Horazens Satiren, aus dem lateinischen übersetzt und mit Einleitungen und erläuternden Anmerkungen versehen von C.M. Wieland ...

Mode of access: Internet.

Expression pattern of Oct-4, Sox2, and c-Myc in the primary culture of human dental pulp derived cells

Dental pulp cells (DPCs) have shown promising potential in dental tissue repair and regeneration. However, during in vitro culture, these cells undergo replicative senescence and result in significant alteration in cell proliferation and differentiation. Recently, the transcription factors of Oct-4, Sox2, c-Myc, and Klf4 have been reported to play a regulatory role in the stem cell self-renewal process, namely cell reprogramming. Therefore, it is interesting to know whether the replicative senescence during the culture of dental pulp cells is related to the diminishing of the expression of these transcription factors. In this study, we investigated the expression of the reprogramming markers Oct-4, Sox2, and c-Myc in the in vitro explant cultured dental pulp tissues and explant cultured dental pulp cells (DPCs) at various passages by immunofluorescence staining and real-time polymerase chain reaction analysis. Our results demonstrated that Oct-4, Sox2, and c-Myc translocated from nucleus in the first 2 passages to cytoplasm after the third passage in explant cultured DPCs. The mRNA expression of Oct-4, Sox2, and c-Myc elevated significantly over the first 2 passages, peaked at second passage (P < .05), and then decreased along the number of passages afterwards (P < .05). For the first time we demonstrated that the expression of reprogramming markers Oct-4, Sox2, and c-Myc was detectable in the early passaged DPCs, and the sequential loss of these markers in the nucleus during DPC cultures might be related to the cell fate of dental pulp derived cells during the long-term in vitro cultivation under current culture conditions.

Effect of bone morphogenetic protein-4 (BMP-4) on the expression of Sox2, Oct-4 and c-Myc in human periodontal ligament cells during long-term culture

Recent studies demonstrated endogenous expression level of Sox2, Oct-4 and c-Myc is correlated with the pluripotency and successful induction of induced pluripotent stem cells (iPSCs). Periondontal ligament cells (PDLCs)have multi-lineage diferentiation capability and ability to maintain undifferentiated stage, which makes PDLCs a suitable cell source for tissue repair and regeneration. To elucidate the effect of in vitro culture condition on the stemness potential of PDLCs, we explored the cell growth, proliferation, cell cycle, and the expression of Sox2, Oct-4 and c-Myc in PDLCs from passage 1 to 7 with or without the addition of recombinant human BMP4(rhBMP4). Our results revealed that BMP-4 promoted cell growth and proliferation, arrested PDLCs in S phase of cell cycle and upregulated PI value. It was revealed that without the addition of rhBMP4, the expression of Sox2, Oct-4 and c-Myc in PDLCs only maintained nucleus location until passage 3, then lost nucleus location subsequently. The mRNA expression in PDLCs further confirmed that the level of Sox2 and Oct-4 peaked at passage 3, then decreased afterwards, whereas c-Myc maintained consistently upregulation along passages. after the treatment with rhBMP4, the expression of Sox2, Oct-4 and c-Myc in PDLCs maintained nucleus location even at passage 7 and the mRNA expression of Sox2 and Oct-4 significantly upregulated at passage 5 and 7. These results demonstrated that addition of rhBMP-4 in the culture media could improve the current culture condition for PDLCs to maintain in an undifferentiated stage.

Disorder, oscillatory dynamics and state switching: the role of c-Myc

In this paper, using the intrinsically disordered oncoprotein Myc as an example, we present a mathematical model to help explain how protein oscillatory dynamics can influence state switching. Earlier studies have demonstrated that, while Myc overexpression can facilitate state switching and transform a normal cell into a cancer phenotype, its downregulation can reverse state-switching. A fundamental aspect of the model is that a Myc threshold determines cell fate in cells expressing p53. We demonstrate that a non-cooperative positive feedback loop coupled with Myc sequestration at multiple binding sites can generate bistable Myc levels. Normal quiescent cells with Myc levels below the threshold can respond to mitogenic signals to activate the cyclin/cdk oscillator for limited cell divisions but the p53/Mdm2 oscillator remains nonfunctional. In response to stress, the p53/Mdm2 oscillator is activated in pulses that are critical to DNA repair. But if stress causes Myc levels to cross the threshold, Myc inactivates the p53/Mdm2 oscillator, abrogates p53 pulses, and pushes the cyclin/cdk oscillator into overdrive sustaining unchecked proliferation seen in cancer. However, if Myc is downregulated, the cyclin/cdk oscillator is inactivated and the p53/Mdm2 oscillator is reset and the cancer phenotype is reversed. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.