The loss of green coloration via chlorophyll (Chl) degradation typically occurs during leaf senescence. To date, many Chl catabolic enzymes have been identified and shown to interact with light harvesting complex II to form a Chl degradation complex in senescing chloroplasts; this complex might metabolically channel phototoxic Chl catabolic intermediates to prevent oxidative damage to cells. The Chl catabolic enzyme 7-hydroxymethyl Chl a reductase (HCAR) converts 7-hydroxymethyl Chl a (7-HMC a) to Chl a. The rice (Oryza sativa) genome contains a single HCAR homolog (OsHCAR), but its exact role remains unknown. Here, we show that an oshcar knockout mutant exhibits persistent green leaves during both dark-induced and natural senescence, and accumulates 7-HMC a and pheophorbide a (Pheo a) in green leaf blades. Interestingly, both rice and Arabidopsis hcar mutants exhibit severe cell death at the vegetative stage; this cell death largely occurs in a light intensity-dependent manner. In addition, 7-HMC a treatment led to the generation of singlet oxygen ($^1O_2$) in Arabidopsis and rice protoplasts in the light. Under herbicide-induced oxidative stress conditions, leaf necrosis was more severe in hcar plants than in wild type, and HCAR-overexpressing plants were more tolerant to reactive oxygen species than wild type. Therefore, in addition to functioning in the conversion of 7-HMC a to Chl a in senescent leaves, HCAR may play a critical role in protecting plants from high light-induced damage by preventing the accumulation of 7-HMC a and Pheo a in developing and mature leaves at the vegetative stage.
Normal cells proliferate generally a limited number doublings in culture and only rarely have they been shown to overcome cellular senescence and crisis stages, and immortalize spontaneously. I have established a number of non-chemically and non-chemically immortalized embryo fibroblastic (EF) cell lines in continuous cell culture. These include the spontaneously immortalized cell line, DF-1 and several immortal EF cell lines derived from various embryonic tissues. I have previously demonstrated that all of the immortal EF cells established have rapid cell proliferation capacity compared to primary EF cells, presumably due to the deregulation of cell cycle regulators such as p53, E2F-1 and the numerous cyclins. DF-1 cells, in particular, were shown to proliferate more rapidly under normal culture conditions compared to other immortal EF cells, implicating other mechanisms may be important for regulating their growth. The possible mechanism(s) underlying the accelerated growth of DF-1 cells will be addressed in this study. (omitted)
Kim, Kang Mi;Kim, Yoon Jae;Kim, Jong Min;Sohn, Dong Hyun;Park, Young Chul
Journal of Life Science
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v.29
no.8
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pp.888-894
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2019
Cartilage diseases, such as rheumatoid arthritis (RA) and osteoarthritis (OA), are associated with the loss of chondrocytes and degradation of articular cartilage. Recent studies revealed that inflammatory reactive oxygen species (ROS) and age-related oxidative stress can affect chondrocyte activity and cartilage homeostasis. We investigated changes in the levels of intracellular antioxidants during cellular senescence of primary chondrocytes from rat articular cartilages. Cellular senescence was induced by serial subculture (passages 0, 2, 4, and 8) of chondrocytes and measured using specific senescence-associated ${\beta}$-galactosidase ($SA-{\beta}-gal$) staining. ROS production increased significantly in the senescent chondrocytes. In addition, total glutathione (GSSG/GSH) and superoxide dismutase (SOD) levels and heme oxygenase-1 (HO-1) expression increased in senescent chondrocytes induced by serial subculture. Analysis of changes in intracellular antioxidant levels in articular cartilage from rats of different ages (5, 25, 40, and 72 wk) revealed that total glutathione levels were highest after 40 wk and slightly decreased after 72 wk as compared with those after 25 wk. SOD and HO-1 expression levels increased in accordance with age. Based on these results, we conclude that intracellular antioxidants may be associated with cartilage protection against excessive oxidative stress in the process of chondrocyte senescence and age-related cartilage degeneration in an animal model.
Jeong Soo-Jin;Jeong Min-Ho;Jang Ji-Yeon;Jo Wol-Soon;Nam Byung-Hyouk;Jeong Min-Za;Lim Young-Jin;Jang Byung Gon;Youn Seon-Min;Lee Hyung Sik;Hur Won Joo;Yang Kwang Mo
Radiation Oncology Journal
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v.21
no.4
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pp.306-314
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2003
Purpose : In our Previous study, we have shown the main cel1 death pattern Induced by irradiation or protein tyrosine kinase (PTK) inhibitors in K562 human myeiogenous leukemic cell line. Death of the cells treated with irradiation alone was characterized by mitotic catastrophe and typical radiation-induced apoptosis was accelerated by herblmycin A (HMA). Both types of cell death were inhibited by genistein. In this study, we investigated the effects of HMA and genistein on cell cycle regulation and its correlation with the alterations of radiation-induced cell death. Materials and Methods: K562 cells In exponential growth phase were used for this study. The cells were Irradiated with 10 Gy using 6 MeV Linac (200-300 cGy/min). Immediately after irradiation, cells were treated with 250 nM of HMA or 25 $\mu$N of genistein. The distributions of cell cycle, the expressions of cell cycle-related protein, the activities of cyclin-dependent kinase, and the yield of senescence and differentiation were analyzed. Results: X-irradiated cells were arrested In the G2 phase of the cell cycle but unlike the p53-positive cells, they were not able to sustain the cell cycle arrest. An accumulation of cells in G2 phase of first ceil-cycle post-treatment and an increase of cyclin Bl were correlated with spontaneous, premature, chromosome condensation and mitotic catastrophe. HMA induced rapid G2 checkpoint abrogation and concomitant p53-independent Gl accumulation. HMA-induced cell cycle modifications correlated with the increase of CDK2 kinase activity, the decrease of the expressions of cyclins I and A and of CDK2 kinase activity, and the enhancement of radiation-induced apoptosis. Genistein maintained cells that were arrested in the G2-phase, decreased the expressions of cyclin Bl and cdc25c and cdc25C kinase activity, increased the expression of pl6, and sustained senescence and megakaryocytic differentiation. Conclusion: The effects of HMA and genistein on the radiation-induced cell death of KS62 cells were closely related to the cell cycle regulatory activities. In this study, we present a unique and reproducible model in which for investigating the mechanisms of various, radiation-induced, cancer cell death patterns. Further evaluation by using this model will provide a potent target for a new strategy of radiotherapy.
Jang, Da Eun;Song, Junbin;Park, Jeong-Woo;Yoon, Soo-Hyun;Bae, Young-Seuk
BMB Reports
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v.53
no.5
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pp.272-277
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2020
Protein kinase CK2 downregulation induces premature senescence in various human cell types via activation of the reactive oxygen species (ROS)-p53-p21Cip1/WAF1 pathway. The transcription factor "nuclear factor erythroid 2-related factor 2" (Nrf2) plays an important role in maintaining intracellular redox homeostasis. In this study, Nrf2 overexpression attenuated CK2 downregulation-induced ROS production and senescence markers including SA-β-gal staining and activation of p53-p21Cip1/WAF1 in human breast (MCF-7) and colon (HCT116) cancer cells. CK2 downregulation reduced the transcription of Nrf2 target genes, such as glutathione S-transferase, glutathione peroxidase 2, and glutathione reductase 1. Furthermore, CK2 downregulation destabilized Nrf2 protein via inhibiting autophagic degradation of Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1). Finally, CK2 downregulation decreased the nuclear import of Nrf2 by deactivating AMP-activated protein kinase (AMPK). Collectively, our data suggest that both Keap1 stabilization and AMPK inactivation are associated with decreased activity of Nrf2 in CK2 downregulation-induced cellular senescence.
Cellular senescence is an irreversible form of cell cycle arrest. Senescent cells have a unique gene expression profile that is frequently accompanied by senescence-associated heterochromatic foci (SAHFs). Protein kinase CK2 (CK2) downregulation can induce trimethylation of histone H3 Lys 9 (H3K9me3) and SAHFs formation by activating SUV39h1. Here, we present evidence that the PI3K-AKT-mTOR-reactive oxygen species-p53 pathway is necessary for CK2 downregulation-mediated H3K9me3 and SAHFs formation. CK2 downregulation promotes SUV39h1 stability by inhibiting its proteasomal degradation in a p53-dependent manner. Moreover, the dephosphorylation status of Ser 392 on p53, a possible CK2 target site, enhances the nuclear import and subsequent stabilization of SUV39h1 by inhibiting the interactions between p53, MDM2, and SUV39h1. Furthermore, $p21^{Cip1/WAF1}$ is required for CK2 downregulation-mediated H3K9me3, and dephosphorylation of Ser 392 on p53 is important for efficient transcription of $p21^{Cip1/WAF}$. Taken together, these results suggest that CK2 downregulation induces dephosphorylation of Ser 392 on p53, which subsequently increases the stability of SUV39h1 and the expression of $p21^{Cip1/WAF1}$, leading to H3K9me3 and SAHFs formation.
Chung, Min Gi;Kim, Yerin;Cha, Yeon Kyung;Park, Tai Hyun;Kim, Yuri
Nutrition Research and Practice
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v.16
no.1
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pp.1-13
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2022
BACKGROUND/OBJECTIVES: Bitter taste receptors are taste signaling pathway mediators, and are also expressed and function in extra-gustatory organs. Skin aging affects the quality of life and may lead to medical issues. The purpose of this study was to better understand the anti-skin aging effects of bitter taste receptors in D-galactose (D-gal)-induced aged human keratinocytes, HaCaT cells. MATERIALS/METHODS: Expressions of bitter taste receptors in HaCaT cells and mouse skin tissues were examined by polymerase chain reaction assay. Bitter taste receptor was overexpressed in HaCaT cells, and D-gal was treated to induce aging. We examined the effects of bitter taste receptors on aging by using β-galactosidase assay, wound healing assay, and Western blot assay. RESULTS: TAS2R16 and TAS2R10 were expressed in HaCaT cells and were upregulated by D-gal treatment. TAS2R16 exerted protective effects against skin aging by regulating p53 and p21, antioxidant enzymes, the SIRT1/mechanistic target of rapamycin pathway, cell migration, and epithelial-mesenchymal transition markers. TAS2R10 was further examined to confirm a role of TAS2R16 in cellular senescence and wound healing in D-gal-induced aged HaCaT cells. CONCLUSIONS: Our results suggest a novel potential preventive role of these receptors on skin aging by regulating cellular senescence and wound healing in human keratinocyte, HaCaT.
Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of blindness in elderly individuals. However, the currently used intravitreal injections of anti-vascular endothelial growth factor are invasive, and repetitive injections are also accompanied by a risk of intraocular infection. The pathogenic mechanism of AMD is still not completely understood, but a multifactorial mechanism that combines genetic predisposition and environmental factors, including cellular senescence, has been suggested. Cellular senescence refers to the accumulation of cells that stop dividing due to the presence of free radicals and DNA damage. Characteristics of senescent cells include nuclear hypertrophy, increased levels of cell cycle inhibitors such as p16 and p21, and resistance to apoptosis. Senolytic drugs remove senescent cells by targeting the main characteristics of these cells. One of the senolytic drugs, ABT-263, which inhibits the antiapoptotic functions of Bcl-2 and Bcl-xL, may be a new treatment for AMD patients because it targets senescent retinal pigment epithelium (RPE) cells. We proved that it selectively kills doxorubicin (Dox)-induced senescent ARPE-19 cells by activating apoptosis. By removing senescent cells, the expression of inflammatory cytokines was reduced, and the proliferation of the remaining cells was increased. When ABT-263 was orally administered to the mouse model of senescent RPE cells induced by Dox, we confirmed that senescent RPE cells were selectively removed and retinal degeneration was alleviated. Therefore, we suggest that ABT-263, which removes senescent RPE cells through its senolytic effect, has the potential to be the first orally administered senolytic drug for the treatment of AMD.
The early senescence mutant induced from Gihobyeo by $\gamma-ray$ irradiation was determined. The mutated gene expression was identified with comparing the characteristic of original cultivar. The mutant had so similar the morphological characteristics to original cultivar that it couldn't be distinguished until senescence occurred at about 20 days after heading. Suddenly yellow leaves were observed within a few days due to great decreases in total chlorophyll and various carotenoid contents. Transmission electron microscopy showed the formation of starch granules, distortion of fine structure of leaf cell organelles, especially grana structures, and the decrease in grain filled after senescence occurred. But banding patterns of total proteins and isozymes have not show any differences, The early senescence mutant will be very useful for study material not only on physiological and biochemical properties of plant senescence but also on gene expression regulating senescence which gives great influence on yield potential and its stability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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