Velu, Dhanikachalam;Ponnuvel, Kangayam. M.;Qadri, Syed. M. Hussaini
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.16
no.1
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pp.21-27
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2008
The expression of heat shock protein genes (Hsp 70, Hsp 40, Hsp 20.8 and Hsp 20.4) against thermal stress in silkworm Bombyx mori was performed through semi-quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). Upon exposure of silkworm to two temperature regimes ($38^{\circ}C$ and $42^{\circ}C$), significant change in the expression of Hsp gene was observed as compared to the control. Hsp 70 and Hsp 40 showed increased expression than the small heat shock protein genes Hsp 20.8 and Hsp 20.4. The Hsp 70 showed increased expression during the recovery period as compared to 1 hr thermal treatments ($38^{\circ}C$/1 hr and $42^{\circ}C$/1 hr). Whereas, Hsp 40, Hsp 20.8 and Hsp 20.4 genes showed higher expression level at initial stages that later gradually decrease during recovery period. Tissue specific expression of Hsp 70 showed variation in the level of expression amongst the tissues. The mid gut and fat body tissues showed higher expression than the cuticle and silk gland tissue. The Hsp 70, Hsp 40 gene expression was analyzed in thermotolerant (Nistari) and thermo susceptible silk worm strain (NB4D2) and results showed significant variation in their expression level. The Nistari showed higher expression of Hsp 70 and Hsp 40 genes than the NB4D2. These findings provide a better understanding of cellular protection mechanisms against environmental stress such as heat shock, as these Hsps are involved in an organism thermotolerance.
To gain an insight into the function of heat shock proteins (HSPs) in insects during thermal stress, three HSP cDNAs were identified in the transcriptome of adult Heortia vitessoides, one of the most destructive defoliating pests in Aquilaria sinensis (Loureiro) Sprenger forests. The open reading frames of HvHsp60, HvHsp70, and HvHsp90 were 1,719, 2,070, and 2,151 bp in length, respectively, and encoded proteins with molecular weights of 61.05, 75.02, and 82.23 kDa, respectively. Sequence analysis revealed that all three HSPs were highly conserved in structure. Regarding the stage-specific expression profiles, HvHsp60, HvHsp70, and HvHsp90 mRNAs were detected in all developmental stages. Regarding the tissue-specific expression profiles, the expression levels of the three HSP genes were different in various larval and adult tissues. Moreover, the expression patterns of heat-stressed larvae, pupae, and adults indicated that HvHsp60, HvHsp70, and HvHsp90 were heat-inducible. In particular, HvHsp60 transcripts increased dramatically in larvae and pupae that were heat-stressed at $40^{\circ}C$ and were upregulated in adults that were heat-stressed at $35^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$. The expression of HvHsp70 significantly increased in all of the three different developmental stages at $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, and $45^{\circ}C$. The expression of HvHsp90 obviously increased at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, and $40^{\circ}C$ in larvae and could be induced at $35^{\circ}C$ in pupae and adults. The results suggest that HSP60, HSP70, and HSP90 play a major role in protecting H. vitessoides against high-temperature stress.
The specific pair of heat shock protein 70 (Hsp70) and Hsp40 constitutes an essential molecular chaperone system involved in numerous cellular processes, including the proper folding/refolding and transport of proteins. Hsp40 family members are characterized by the presence of a conserved J-domain (JD) that functions as a co-chaperone of Hsp70. Tumorous imaginal disc 1 (Tid1) is a tumor suppressor protein belonging to the DNAJA3 subfamily of Hsp40 and functions as a co-chaperone of the mitochondrial Hsp70, mortalin. In this work, we performed nuclear magnetic resonance spectroscopy to determine the solution structure of JD and its interaction with the glycine/phenylalanine-rich region (GF-motif) of human Tid1. Notably, Tid1-JD, whose conformation was consistent with that of the DNAJB1 JD, appeared to stably interact with its subsequent GF-motif region. Collectively with our sequence analysis, the present results demonstrate that the functional and regulatory mode of Tid1 resembles that of the DNAJB1 subfamily members rather than DNAJA1 or DNAJA2 subfamily proteins. Therefore, it is suggested that an allosteric interaction between mortalin and Tid1 is involved in the mitochondrial Hsp70/Hsp40 chaperone system.
Kim Woo Jin;Park Doo Won;Park Jung Youn;Kang Ho Sung;Kim Han Do
Fisheries and Aquatic Sciences
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v.2
no.1
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pp.85-92
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1999
We examined the expression patterns of heat shock proteins in primary cultured hepatocytes from flounder (Paralichthys olivaceus) exposed to heat shock. The expression of hsp90, hsp70, hsp40, hsp30, and hsp27 was induced and major polypeptides were hsp70, hsp30 and hsp27. Northern blot analysis showed that expression of hsp70 was inhibited by transcriptional inhibitor actinomycin D, suggesting that expression of hsp70 gene is regulated at the transcriptional level. Prolonged exposure of cells to an elevated incubation temperature $(30^{\circ}C)$ induced the transient synthesis of hsp90, hsp70, hsp40, and hsp30 whereas maintenance of cells at a slightly higher incubation temperature $(32^{\circ}C)$ induced the continuous syntheses of these hsps. When cells were incubated at a higher temperatures $(35^{\circ}C\;or\;37^{\circ}C)$, the synthesis of hsps was almost similar to that of hsps in cells exposed to 32't except for the induction of hsp27 synthesis. These results that temperature and incubation time for optimum expression of each hsp during prolonged heat shock are different.
Shen and colleagues (Lin et al., 2004) have recently shown that overexpression of the Drosophila DNA methyltransferase 2 isoform C, dDnmt2c, extended life span of fruit flies, probably due to increased expression of small heat shock proteins such as Hsp22 or Hsp26. Here, I demonstrate with immunoprecipitations that overexpressed dDnmt2c interacts with endogenous Hsp70 protein in vivo in S2 cells. However, its C-terminal half, dDnmt2c(178-345) forms approximately 10-fold more Hsp70-containing protein complexe than wild-type dDnmt2c. Overexpressed dDnmt2c(178-345) but not the full length dDnmt2c is able to increase endogenous mRNA levels of the small heat shock proteins, Hsp26 and Hsp22. I provide evidence that dDnmt2c(178-345) increases Hsp26 promoter activity via two heat shock elements, HSE6 and HSE7. Simultaneously overexpressed Hsp40 or a dominant negative form of heat shock factor abrogates the dDnmt2c(178-345)-dependent increase in Hsp26 transcription. The data support a model in which the activation of heat shock factor normally found as an inactive monomer bound to chaperones is linked to the overexpressed C-terminus of dDnmt2c. Despite the differences observed in flies and S2 cells, these findings provide a possible explanation for the extended lifespan in dDnmt2c-overexpressing flies with increased levels of small heat shock proteins.
To study the functioning of HSP70 in Escherichia coli, we selected NtHSP70-2 (AY372070) from among three genomic clones isolated in Nicotiana tabacum. Recombinant NtHSP70-2, containing a hexahistidine tag at the amino-terminus, was constructed, expressed in E. coli, and purified by $Ni^{2+}$ affinity chromatography and Q Sepharose Fast Flow anion exchange chromatography. The expressed fusion protein, $H_6NtHSP70$-2 (hexahistidine-tagged Nicotiana tabacum heat shock protein 70-2), maintained the stability of E. coli proteins up to 90$^{\circ}C$. Measuring the light scattering of luciferase (luc) revealed that NtHSP70-2 prevents the aggregation of luc without ATP during high-temperature stress. In a functional bioassay (1 h at 50$^{\circ}C$) for recombinant $H_6NtHSP70$-2, E. coli cells overexpressing $H_6NtHSP70$-2 survived about seven times longer than those lacking $H_6NtHSP70$-2. After 2 h at 50$^{\circ}C$, only the E. coli overexpressing $H_6NtHSP70$-2 survived under such conditions. Our NtHSP70-2 bioassays, as well as in vitro studies, strongly suggest that HSP70 confers thermo-tolerance to E. coli.
Lekha, Govindaraj;Vijayagowri, Esvaran;Sirigineedi, Sasibhushan;Sivaprasad, Vankadara;Ponnuvel, Kangayam M.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.29
no.2
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pp.145-152
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2014
The variation in the level of immune response related gene expression in silkworm, Bombyx mori following infection with Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) was analyzed at different time intervals. The occlusion bodies of BmNPV orally inoculated to the two most divergent silkworm races viz., Sarupat (resistant to BmNPV infection) and CSR2 (susceptible to BmNPV infection) were subjected to oral BmNPV inoculation. The expression profile of gp 41 gene of BmNPV in the Sarupat and CSR2 races revealed that the virus could invade the midguts of both susceptible and resistant races. However, its multiplication was significantly less in the midgut of resistant race, while, in the susceptible race, the viral multiplication reached maximum level within 12 h. These findings indicate that potential host genes are involved in the inhibition of viral multiplication within larval midgut. The immune response genes arylphorin, cathepsin B, gloverin, lebocin, serpin, Hsp 19.9, Hsp 20.1, Hsp 20.4, Hsp 20.8, Hsp 21.4, Hsp 23.7, Hsp 40, Hsp 70, Hsp90 revealed differential level of expression on NPV infection. The gloverin, serpin, Hsp 23.7 and Hsp 40 genes are significantly up-regulated in the resistant race after NPV infection. The early up-regulation of these genes suggests that these genes could play an important role in baculovirus resistance in the silkworm, B. mori.
Ankyrins are a ubiquitously expressed family of intracellular adaptor proteins involved in targeting diverse proteins to specialized membrane domains in both the plasma membrane and the endoplasmic reticulum. Canonical ankyrins are 190-220 kDa proteins expressed in most tissues and cell types and comprise a membrane-binding domain (MBD) of 24 ANK repeats, a spectrin-binding domain, a death domain and a C-terminal domain. Rescue studies with ankyrin-B/G chimeras have identified the C-terminal domain of ankyrin-B as the defining domain in specifying ankyrin-B activity, but the function of C-terminal domain of ankyrin-B is, however, not known. We report here that the C-terminal domain of ankyrin-B is capable of interacting with the C-terminal Region of Hsp40. The Hsps are induced not only by heat shock but also by various other environmental stresses. Hsps are also expressed constitutively at normal growth temperatures and have basic and indispensable functions in the life cycle of proteins as molecular chaperones, as well as playing a role in protecting cells from the deleterious stresses. The binding sites required in the interaction between C-terminal domain of ankyrin-B and C-terminal region of Hsp40 were characterized using the yeast two-hybrid system and GST-pull down assay. The interaction between ankyrin-B and Hsp40 represents the first direct evidence of ankyrin's role as chaperones.
Kim, Ki-Yong;Jang, Yo-Soon;Lee, Byung-Hyun;Jo, Jinki
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.18
no.4
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pp.303-310
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1998
We studied expression patterns of thermotolerance gene (BcHSP17.6) in cabbages which was isolated from Chinese cabbage and we will attempt transformation of forage crops with the gene in order to increase thermotolerance of forage crops. Antiserum against a BcHSP17.6 protein was reacted with its antigen. With this antiserum, the accumulation of the 15- to 18-kD LMW HSPs under various heat shock (HS) conditions was quantified. The LMW HSPs began to be detectable at $35^{\circ}C$, and after 4 hours at $40^{\circ}C$ they were accumulated to a maximum level of 1.56 micrograms per 100 micrograms of total proteins in cabbage leaves and remained almost unchanged up to 24 hours after HS. Accumulation of the HSPs was reduced at temperatures higher than $40^{\circ}C$. We conclude that accumulation of these LMW HSPs are necessary for Chinese cabbages to survive at an otherwise lethal temperature.
Tid1, belonging to the Hsp40/DnaJ family of proteins, functions as a cochaperone of cytosolic and mitochondrial Hsp70 proteins. In particular, the N-terminal J-domain of Tid1 (Tid1-JD) constitutes the major binding sites for proteinprotein interactions with client proteins, including p53, as well as its partner chaperone, Hsp70. In the present study, soluble, recombinant protein of Tid1-JD could be obtained by using the pCold vector system, and backbone NMR assignments were completed using the isotope $[^{13}C/^{15}N]$-enriched protein. Far-UV CD result implied that Tid1-JD is an ${\alpha}$-helical protein and the secondary structure determined using chemical shift data sets indentified four ${\alpha}$-helices with a loop region containing the HPD (conserved tripeptide of His, Pro and Asp) motif. Additionally, NMR spectra under different conditions implied that the HPD motif, which is a critical region for protein-protein interactions of Tid1-JD, would possess dynamic properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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