Hirsutenone suppresses adipogenesis in 3T3-L1 preadipocytes by targeting PI3K and ERK

Abstract

과체중과 비만의 비약적인 증가는 세계적인 건강 문제로 대두되어 왔다. 비만치료제의 부작용 때문에 비만을 예방하거나 치료하기 위한 많은 가능성 있는 천연 물질들이 대체제로 개발되고 있다. 본 석사학위 청구논문에서는 diarylheptanoid 구조인 허수테논 (hirsutenone)을 이용하여 3T3-L1 지방전구세포의 분화 억제능을 밝히고, 관련 메커니즘 규명 및 분자 표적 발굴에 관한 연구를 수행하였다. 허수테논은 분화유도혼합물에 의해 유도되는 지질 축적을 지방세포분화의 주요 조절 마커인 PPARγ, C/EBPα, FAS 발현을 감소시킴으로써 농도의존적으로 억제하였다. 허수테논의 지방세포분화 억제 효능은 지방세포 분화의 초기 단계인 유사분열성 세포증식 (mitotic clonal expansion, MCE) 의 G1 에서 S 단계로의 진입 지연에 의해 주로 일어났다. 허수테논의 유사분열성 세포증식 억제는 주로 두 타겟을 통하여 이루어졌다. 첫 번째는 인슐린 신호에 의해 활성화되는 PI3K 의 활성을 효과적으로 억제함으로써 그 하위 조절자인 Akt 의 인산화를 억제하여 이루어졌다. 두 번째는 ERK 의 활성을 저해함으로써 그 하위 기질인 p90RSK 의 인산화를 억제하여 이루어짐을 관찰하였다. 결과적으로, 본 연구에서는 허수테논이 PI3K 와 ERK 의 활성을 억제함으로써 지방세포형성 초기단계인 유사분열성 세포증식을 조절하여 3T3-L1의 지방세포분화형성을 억제함을 밝혔다.

The growing prevalence of obesity and overweight has become a global health problem. Due to the side effects of obesity drugs, many natural products have been studied to be used as alternatives for the prevention and/or treatment of obesity. In the present study, the anti-adipogenic effect of Hirsutenone, a diarylheptanoid compound from Alnus japonica and Alnus hirsuta has been investigated by using 3T3-L1 pre-adipocytes. During adipogenesis, Hirsutenone dose-dependently suppressed lipid accumulation which is induced by adipogenic cocktail. This is expressed as decreased protein expression levels of peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ), CCAT/enhancer-binding protein-α (C/EBPα) and fatty acid synthase (FAS). This inhibitory effect was largely due to the early stage of adipogenesis through mitotic clonal expansion (MCE). Pre-adipocytes were delayed to get into S phase from G1 phase after 20 hours of initiation of adipogenesis. Furthermore, MCE suppressed by Hirsutenone was accompanied by activation reduction of Akt/protein kinase B (PKB) signaling pathway and suppressed phosphorylation level of p90RSK without altering the upstream of ERK signaling pathway. Hirsutenone was shown to bind directly to phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and extracellular-related kinase 1 (ERK1), which subsequently inhibited both kinases activity. Taken together, these results demonstrate that hirsutenone modulates MCE by directly targeting PI3K and ERK1 to suppress their activities in the early phase of adipocyte differentiation.