Uncoupling proteins (UCPs) are mitochondrial inner membrane proteins that function to dissipate proton motive force and mitochondrial membrane potential. One UCP has been identified in Caenorhabditis elegans (C. elegans), namely UCP-4. In this study, we examined its expression and localization using a GFP marker in C. elegans. ucp-4 was expressed throughout the body from early embryo to aged adult and UCP-4 was localized in the mitochondria. It is known that increased mitochondrial membrane protential leads to a reactive oxygen species (ROS) increase, which is associated with age-related diseases, including neurodegenerative diseases in humans. A ucp-4 mutant showed increased mitochondrial membrane protential in association with increased neuronal defects during aging, and the neurons of ucp-4 overexpressing animals showed decreased neuronal defects during aging. These results suggest that UCP-4 may be involved in neuroprotection during aging via relieving mitochondrial membrane protential. We also investigated the relationship between UCP-4 and innate immunity because increased ROS can affect innate immunity. ucp-4 mutant displayed increased resistance to the pathogen Staphylococcus aureus compared to wild type. The enhanced immunity in the ucp-4 mutant could be related to increased mitochondrial membrane protential, presumably followed by increased ROS. In summary, UCP-4 might have an important role in neuronal aging and innate immune responses through mediating mitochondrial membrane protential.
Membrane bio-reactor (MBR) has several advantages over the conventional activated sludge process, including a high biomass, low sludge production, and better permeate quality. Therefore, the MBR have gained popularity for municipal and industrial wastewater treatment. However the MBR usually were used for sewage and low streng th wastewater treatment because of membrane fouling problem and limitation of oxygen transfer into biomass. In this study, the hybrid process combining MBR and pure oxygen was tested for high strength organic wastewater treatment in the COD loading range from 2 to $10kgCOD/m^3{\cdot}day$. The hybrid process, membrane coupled pure oxygen high compact reactor (MPHCR), had been operated for one year and operation parameters, the effect of COD loading, MLSS concentration and the location of membrane module were studied for membrane fouling characteristic. Also membrane resistance test and the component of foulant was analyzed to investigate what is specific foulant in the MBR.
Nicotinamide (NAM) plays essential roles in physiology through facilitating $NAD^+$ redox homeostasis. Importantly, at high doses, it protects cells under oxidative stresses, and has shown therapeutic effectiveness in a variety of disease conditions. In our previous studies, NAM lowered reactive oxygen species (ROS) levels and extended cellular life span in primary human cells. In the treated cells, levels of $NAD^+/NADH$ and SIRT1 activity increased, while mitochondrial content decreased through autophagy activation. The remaining mitochondria were marked with low superoxide levels and high membrane potentials (${\Delta}_{{\Psi}m}$); we posited that the treatment of NAM induced an activation of mitophagy that is selective for depolarized mitochondria, which produce high levels of ROS. However, evidence for the selective mitophagy that is mediated by SIRT1 has never been provided. This study sought to explain the mechanisms by which NAM lowers ROS levels and increases ${\Delta}_{{\Psi}m}$. Our results showed that NAM and SIRT1 activation exert quite different effects on mitochondrial physiology. Furthermore, the changes in ROS and ${\Delta}_{{\Psi}m}$ were not found to be mediated through autophagy or SIRT activation. Rather, NAM suppressed superoxide generation via a direct reduction of electron transport, and increased ${\Delta}_{{\Psi}m}$ via suppression of mitochondrial permeability transition pore formation. Our results dissected the effects of cellular $NAD^+$ redox modulation, and emphasized the importance of the $NAD^+/NADH$ ratio in the mitochondria as well as the cytosol in maintaining mitochondrial quality.
Background: Antimicrobial peptides (AMPs) have been identified as promising compounds for consideration as novel antimicrobial agents. Objectives: This study analyzed the efficacy of cecropin B against Haemophilus parasuis isolates through scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) experiments. Results: Cecropin B exhibited broad inhibition activity against 15 standard Haemophilus parasuis (HPS) strains and 5 of the clinical isolates had minimum inhibition concentrations (MICs) ranging from 2 to 16 ㎍/mL. Microelectrophoresis and hexadecane adsorption assays indicated that the more hydrophobic and the higher the isoelectric point (IEP) of the strain, the more sensitive it was to cecropin B. Through SEM, multiple blisters of various shapes and dents on the cell surface were observed. Protrusions and leakage were detected by AFM. Conclusions: Based on the results, cecropin B could inhibit HPS via a pore-forming mechanism by interacting with the cytoplasmic membrane of bacteria. Moreover, as cecropin B concentration increased, the bacteria membrane was more seriously damaged. Thus, cecropin B could be developed as an effective anti-HPS agent for use in clinical applications.
플라보노이드는 식물의 주요 2차 대사산물 중 하나로 자외선 차단, 식물의 수분을 위한 곤충 유인 등 외부환경에 적응하는데 이로운 역할을 한다. 특히 플라보노이드는 항산화 효과가 우수한 것으로 알려져 노화방지와 생활습관 질병예방에 유용한 건강기능식품소재로 각광받고 있다. 하지만 플라보노이드의 생체이용률은 매우 낮으며 이러한 플라보노이드 흡수과정에 관한 생물학적기전은 최근에 조금씩 밝혀지기 시작하고 있다. 플라보노이드의 수송기전에는 세포 내에서 일어나는 소포체 매개 수송과 세포막 및 소기관 표면 단백질에 의한 막 수송체 매개 수송이 있다. 소포체 매개 수송의 경우 cellular trafficking에 의한 일련의 소포체 유래 vesicle의 융합 반응을 거쳐 식물 세포의 경우 액포 내에 플라보노이드가 축적되거나 세포 외부로 배출된다. 표면 단백질에 의해 플라보노이드의 세포막 흡수가 일어나게 되는데 ATP를 사용한 능동수송, 막 전위를 이용한 2차 수송에 관여하는 다수의 수송체들이 관여하는 것으로 보인다. 다양한 종류의 플라보노이드가 존재하는 만큼 플라보노이드 수송체도 다양하며 어쩌면 모든 플라보노이드의 특이적 수송체를 규명하는 것은 불가능 할 지도 모른다. 하지만 식품에 다량 존재하는 주요 플라보노이드를 모델 화합물로 이용한 연구를 수행하면 이에 관련된 주요 수송체 단백질과 관련 메커니즘에 대해 깊이 이해할 수 있고 이를 통해 생체 이용률을 향상시키는 방법을 생각해 볼 수 있으며 특히 낮은 혈중 농도 조건에서도 조직 세포 내에 플라보노이드 축적을 통해 건강 기능성을 최적화하는 노력을 기울이는데 적절한 과학적 방법을 제시해 줄 수 있을 것으로 기대한다.
본 실험에서는 C형 간염바이러스 (HCV)의 외피 단백질인 E2 당단백질에 결합하는 세포단백질들을 클로닝하기 위해 간세포 cDNA를 phage 표면에 발현시킨 phage library를 제작하였고, 12-mer peptide library와 함께 E2 단백질에 대해 panning을 실시하였다. 검색결과 세포내 신호전달과 cytoskeleton 구성에 관여하는 tensin, membrane protein band 4.1 등 세포질내 단백질과 CCR7, CKR-L2, insulin-like growth factor-1 receptor 등 세포막 단백질 등이 확인되었다. 이들 단백질들을 발현하는 phage들은 수용성 E2단백질을 이용한 결합중화반응 결과 E2 단백질에 특이적으로 결합함이 확인되었다. 사람 T 세포에서 주로 발현되는 CCR7 유전자를 PHA로 활성화된 사람 T 세포의 total RNA를 이용하여 증폭하고 클로닝하였다. 293T 세포에 transfection시켜 단백질 발현양상을 flow cytometer로 분석하여 70% 이상의 세포들이 CCR7을 발현하고 있음을 관찰하였다. 수용성 E2 단백질을 CCR7이 transfection된 세포와 mock transfection된 대조군 세포에 각각 반응시킨 결과 dose-dependent 양상으로 CCR7에 결합하였다.
Tolaasin is a channel forming bacterial toxin produced by Pseudomonas tolaasii and causes a brown blotch disease on cultivated oyster mushrooms. When tolaasin molecules form channels in the membranes of mushroom cells, they destroy cellular membrane structure, known as 'colloid osmotic lysis'. In order to understand the molecular mechanisms forming membrane channels by tolaasin molecules, we have investigated the electrophysiological characteristics of tolaasin-induced channels in lipid bilayer.(omitted)
Pores can form and grow in biomembranes because of factors such as thermal fluctuation, transmembrane electrical potential, and cellular environment. We propose a new statistical physics model of the pore growth treated as a non-Markovian stochastic process, with a free energy barrier and memory friction from the membrane matrix treated as a quasi-two-dimensional viscoelastic and dielectric fluid continuum.(omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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