표피는 각질형성세포의 분화로부터 재생되어 계층화되는 상피 조직으로서 물리적 장벽을 형성함으로써 다양한 외부 오염원으로부터 개체를 보호한다. 자가포식 작용(autophagy)은 단백질 축적물, 손상된 세포 소기관, 세포내 미생물 등이 리소좀으로 운반되고 분해되도록 매개하는 기작이다. 최근 연구 결과에 의하면 자가포식 작용이 각질형성세포의 대사 기관과 핵을 제거하여 각질층으로 최종 분화하는데 중요한 역할을 하는 것이 보고 되었다. 그러나 자가포식 작용을 촉진함으로써 표피 분화를 유도할 수 있는지는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 천연물 유래 단일 화합물 라이브러리를 스크리닝하여 베타인(betaine)이 인간 각질형성세포주인 HaCaT 세 포에서 세포질 내 LC3 punctate 소포체 및 LC3-I에서 LC3-II로의 변환을 증가시켜 자가포식 작용을 촉진함을 규명했다. 자가포식 작용의 억제 신호인 mTOR 경로는 베타인에 의해 영향을 받지 않았으므로, 베타인에 의해 유도된 자가포식 작용은 mTOR에 독립적임을 알 수 있었다. 베타인에 의해 촉진되는 자가포식 작용은 primary keratinocyte 및 skin equivalent에서도 관찰되었다. 또한, 베타인 처리된 인공피부에서 표피층 두께가 증가함을 확인하였다. 이러한 결과들로부터, 자가포식 작용의 새로운 조절소재로서 베타인이 표피의 턴오버를 촉진하여 표피의 장벽기능을 개선하고 피부노화를 방지할 수 있음을 시사한다.

Molecular targeting for the altered signaling pathways has been proven to be effective for the treatment of many types of human cancer, including colorectal cancer (CRC). The dual phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) and mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor BEZ235 has shown to exhibit potent antitumor activity against solid tumors. Autophagy is a cellular lysosomal catabolic process to maintain metabolic homeostasis, which has been known to be induced in response to many therapeutic agents in cancer cells. This process is negatively regulated by mTOR and often acts as prosurvival or prodeath mechanism following cancer therapeutics. The current study was designed to investigate the antiproliferation activity of BEZ235 and to evaluate the role of autophagy induced by BEZ235 using HCT15 CRC cells bearing ras oncogene mutation. We found that BEZ235 decreases cell viability, which was mostly dependent on G1 arrest of cell cycle via suppression of cyclin A expression. BEZ235 affects PI3K/Akt/mTOR signaling pathway by increasing the phosphorylation of AKT at Ser473 and RAS/RAF/MEK/ERK pathway by decreasing the phosphorylation of ERK at Tyr204. BEZ235 also stimulated autophagy induction as evidenced by the increased expression of LC3-II and abundant acidic vesicular organelles (AVOs) in the cytoplasm. In addition, the combination of BEZ235 with autophagy inhibitor chloroquine, a known antagonist of autophagy, counteracted the antiproliferation effect of BEZ235. Thus, our study indicates that autophagy induced in response to BEZ235 treatment appears to act as cell death mechanism in HCT15 CRC cells.