Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.23
no.3
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pp.581-589
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2009
The water extract of Dohongsamul-tang(DHSMT) has been traditionally used in treatment of ischemic heart and brain diseases in Oriental Medicine. However, little is known about the mechanism by which DHSMT protects C6 glial cells from glucose deprevation induced damages. Therefore, this study was designed to evaluate the protective effects of DHSMT on 2-deoxy-D-glucose induced autophagy of C6 glial cells. Autophagic phenotype is evaluated by fluorescence microscopy and flow cytometry with specific biological staining dyes, including monodansylcadaverine and acridine orange, as well as Western blot analysis with microtubule-associated protein 1 light chain 3(LC3) and Beclin-1. Treatment with 2-deoxy-D-glucose significantly resulted in a decrease of the viability of C6 glial cells and increase of the extracellular LDH release in a dose and time-dependent manner. However, pretreatment with DHSMT protected C6 glial cells from glucose deprivation with 2-deoxy-D-glucose. The author also observed the fact that autophagy phenotype occurred by 2-deoxy-D-glucose in C6 glial cells. Pretreatment with 3-MA, a pharmacological inhibitior of autophagy, abolished the formation of acidic vesicle organelle in C6 glial cells treated with 2-deoxy-D-glucose. However, pretreatment with DHSMT inhibited the formation of autophagic phenotypes, including formation of acidic vesicle organelle, and increase of the expression of LC-3 II Beclin-1 proteins in C6 glial cells treated with 2-deoxy-D-glucose. Taken together, these data suggest that DHSMT is able to protect C6 glial cells from glucose deprivation with marked inhibition of autophagy formation.
Single crystals of deoxy-thymidine diphosphate-D-gluxose-4,6-dehydratase(abbreviated as dTDP-D-glucose dehydratase) from Escherichia coli Strain BL21 clone which harbors the gene of dTDP-D-glucose dehydratase in Salmonella typhimurium LT2 have been grown with and whithout substrates by sitting drop vapor diffusion at room temperature. The precipitating agent was 1.6 to 2.0 M Na, K phosphate buffer(pH 8.0). The crystals diffract to at least 2.5Å and belong to the hexagonal space group P61 with cell dimensions a=b=168.54Å, c=81.08Å. The asymmetric unit contains one dimer with a crystal volume per protein mass(VM) of 2.4Å3/Da and solvent content (Vsol) of 64% by volume.
A ten-step synthesis of 1, 3-di-O-acetyl-5-O-benzoyl-2-deoxy-2-fluoro-D-arabino-furanose, a versatile intermediate in the synthesis of chemotherapeutically important nucleosides, was achieved from D-glucose. This procedure affords good overall yields of products and is suitable for large scale preparations.
The dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase from Salmonella enterica was immobilized using covalent binding to cyanogen bromide activated sepharose. The immobilized enzyme was used to produce dTDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose, a key sugar intermediate that can be used economically to produce diverse classes of unusual sugars appended in various antibiotics. The enzyme was immobilized on the sepharose after activation with cyanogen bromide. The maximum immobilization (80.03%) was achieved after 14 h of coupling. The covalently immobilized enzyme was stable, and an average of 78.4 % conversion was achieved until 120 h of immobilization when it was repeatedly used. Similar conversion was noticed for the first batch using the enzyme entrapped-hydrogel but activity was gradually decreased in the following batches. The production of dTDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose by using an immobilized enzyme has high potential for commercial application.
Metformin is a treatment used widely for non-insulin-dependent diabetes mellitus with few side effects and acts by inhibiting hepatic gluconeogenesis and glucose absorption from the gastrointestinal tract. Lymphoma is one of the most common hematological malignancies in dogs. Chemotherapy is used mainly on lymphoma, but further research on developing anticancer drugs for lymphoma is needed because of its severe side effects. This study examined the anticancer effects of metformin alone and in combination with 2-deoxy-D-glucose (2-DG), a glucose analog, on EL4 cells (mouse T cell lymphoma). Metformin reduced the metabolic activity of EL4 cells and showed an additive effect when combined with 2-DG. In addition, cell death was confirmed using a trypan blue exclusion test, Hochest 33342/propidium iodide (PI) staining, and Annexin V/PI staining. An analysis of the cell cycle and mitochondria membrane potential (MMP) to investigate the mechanism of action showed that metformin stopped the G2/M phase of EL4 cells, and metformin + 2-DG decreased MMP. Metformin exhibited anticancer effects as a G2/M phase arrest mechanism in EL4 cells and showed additive effects when combined with 2-DG via MMP reduction. Unlike cytotoxic chemotherapeutic anticancer drugs, metformin and 2-DG are related to cellular glucose metabolism and have little toxicity. Therefore, metformin and 2-DG can be an alternative to reduce the toxicity caused by chemotherapeutic anticancer drugs. Nevertheless, research is needed to verify the in vivo efficacy of metformin and 2-DG before they can be used in lymphoma treatments.
Some trials to alter the structure of extracellular polysaccharides by means of biotransformation and microbial modification have been reported. Seaweed alginate was acetylated by intact and resting cells of Pseudomonas syringae ATCC 19304. Glucose analogs such as 3-O-methyl-D-glucose used as sole carbon sources was directly incorporated into curdlan by agrobacterium sp. ATCC 31749. The 2-amino-2-deoxy-D-glucose (glucosamine)and 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose (N-acetylglucosamine) were incorporated into microbial cellulose by Acetobacter xylinum ATCC 10245. The changed monomeric composition in pullulan by Aureobasidium pullulans ATCC 42023 as well as zooglan by Zoogoea ramigera ATCC 25935 was another effect of glucose analogs used a carbon source. There was no effect of glucose analogs found in polysacharide-7 (PS-7) produced by Beijerinckia indica. ATCC 21423.
Unlike the mammalian glucose transporter GLUT1, little is known about the nature of the endogenous sugar transporter(s) in insect cells. In order to establish the transport characteristics and other properties of the sugar transport proteins of Sf9 cells, a series of kinetic analyses was performed. A saturable transport system for hexose uptake has been revealed in the insect cells. The apparent affinity of this transport system(s) for 2-deoxy-D-glucose was relatively high, the $K_m$ for uptake being <0.5 mM. To further investigate the substrate and inhibitor recognition properties of the insect cell transporter, the ability of other sugars or drugs to inhibit 2-deoxy-D-glucose transport was examined by measuring inhibition constants ($K_j$). Transport was inhibited by D-mannose, D-glucose, and D-fructose. However, the apparent affinity of the C-4 epimer, D-galactose, for the Spodoptera transporter was relatively low, implying that the hydroxyl group at the C-4 position may play a role in the strong binding of glucose and mannose to the transporter. The results also showed that transport was stereoselective, being inhibited by D-glucose but not by L-glucose. It is therefore concluded that insect cells contain an endogenous glucose transport activity that in several aspects resembles the human erythrocyte glucose transporter. However, the mammalian and insect transporters were different in some of their kinetic properties, namely, their affinities for fructose and for cytochalasin B.
2-deoxy-D-glucose(2DG)-caused endoplasmic reticulum (ER) stress inhibits protein phosphorylation at tyrosine residues. However, the accurate regulatory mechanisms, which determine the inflammatory response of chondrocytes to ER stress via protein tyrosine phosphorylation, have not been systematically evaluated. Thus, in this study, we examined whether protein phosphorylation at tyrosine residues can modulate the expression and glycosylation of COX-2, which is reduced by 2DG-induced ER stress. We observed that protein tyrosine phosphatase (PTP) inhibitors, sodium orthovanadate (SOV), and phenylarsine oxide (PAO) significantly decreased expression of ER stress inducible proteins, glucose-regulated protein 94 (GRP94), and CCAAT/ enhancer-binding-protein- related gene (GADD153), which was induced by 2DG. In addition, we demonstrated that SOV and PAO noticeably restored the expression and glycosylation of COX-2 after treatment with 2DG. These results suggest that protein phosphorylation of tyrosine residues plays an important role in the regulation of expression and glycosylation during 2DG-induced ER stress in rabbit articular chondrocytes.
Kim, Ki-Chan;Lee, Seung-Don;Han, Ju-Hee;Sohng, Jae-Kyung;Liou, Kwang-Kyoung
한국생물공학회:학술대회논문집
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2000.11a
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pp.749-754
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2000
PCR primers were designed based on consensus sequences of dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase, one of the enzymes involved in the biosynthesis of deoxysugar. The PCR product (360 bp) was obtained from Thermus caldophilus GK24. Colony hybridization was carried out to the cosmid library constructed from T. caldophilus GK24 genomic DNA by the PCR product DNA fragment. We isolated a cosmid clone (pSMTC-1) that was subcloned to call pKCB series plasmid (BamHI fragments), partially sequenced and analyzed. pKCB80 (4.2 kb-BamHI DNA fragment) of them showed ORFs that was orfA, orfB, orfC and orfD. The orfABCD gene cluster is the deosysugar biosynthetic gene ; orfA (glucose-1-phosphate thymidylytransferase), orfB (dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase), orfC (dTDP-4-keto-L-rhamnose reductase) and orfD (dTDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose 3,5-epimerase). The gene cluster that was related in biosynthesis of dTDP-L-rhamnose was also identified by computer analysis, and we proposed that the biosynthetic pathway of deoxysugar analyzed from DNA sequencing of pKCB80 is from D-glucose-1-phosphate, dTDP-D-glucose, dTDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose via dTDP-4-keto-L-rhamnose to dTDP-L-rhamnose.
The baculovirus/insect cell expression system is of great value in the study of structure-function relationships in mammalian glucose-transport proteins by site-directed mutagenesis and for the large-scale production of these proteins for mechanistic and biochemical studies. Spodoptera frugiperda Clone 21 (Sf2l) cells grow well on TC-100 medium that contains $0.1\%$ D-glucose as the major carbon source, strongly suggesting the presence of endogenous glucose transporters. However, very little is known about the properties of the endogenous sugar transporter(s) in Sf2l cells, although a saturable transport system for hexose uptake has been previously revealed in the Sf cells. In order to further examine the substrate and inhibitor recognition properties of the Sf2l cell transporter, the ability of hexoses to inhibit 2-deoxy-D-glucose (2dGlc) transport was investigated by measuring inhibition constants $(K_i)$. The $K_i's$ for reversible inhibitors were determined from plots of uptake versus inhibitor concentration. Transport was effectively inhibited by D-mannose and D-glucose. Of the hexoses tested, L-glucose had the least effect on 2dGlc transport in the Sf2l cells, indicating that the transport is stereoselective. Unlike the human HepG2 type glucose transport system, D-mannose had a somewhat greater affinity for the Sf2l cell transporter than D-glucose, implying that the hydroxyl group at the C-2 position is not necessary for strong binding. However, epimerization at the C-4 position of D-glucose (D-galactose) resulted in a dramatic decrease in affinity of the hexose for the Sf2l cell transporter. Such a lowering of affinity might be the result of the involvement of the C-4 hydroxyl in hydrogen bonding. It is therefore suggested that Sf2l cells were found to contain an endogenous sugar transport activity that in several aspects resembles the human HepG2 type glucose transporter, although the insect and human transporters do differ in their affinity for cytochalasin B.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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