Heat shock factors (Hsfs) are central regulators of abiotic stress responses, especially heat stress responses, in plants. In the current study, we characterized the activity of the Hsf gene HsfA3 in Arabidopsis under oxidative stress conditions. HsfA3 transcription in seedlings was induced by reactive oxygen species (ROS), exogenous hydrogen peroxide ($H_2O_2$), and an endogenous $H_2O_2$ propagator, 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone (DBMIB). HsfA3-overexpressing transgenic plants exhibited increased oxidative stress tolerance compared to untransformed wild-type plants (WT), as revealed by changes in fresh weight, chlorophyll fluorescence, and ion leakage under light conditions. The expression of several genes encoding galactinol synthase (GolS), a key enzyme in the biosynthesis of raffinose family oligosaccharides (RFOs), which function as antioxidants in plant cells, was induced in HsfA3 overexpressors. In addition, galactinol levels were higher in HsfA3 overexpressors than in WT under unstressed conditions. In transient transactivation assays using Arabidopsis leaf protoplasts, HsfA3 activated the transcription of a reporter gene driven by the GolS1 or GolS2 promoter. Electrophoretic mobility shift assays showed that GolS1 and GolS2 are directly regulated by HsfA3. Taken together, these findings provide evidence that GolS1 and GolS2 are directly regulated by HsfA3 and that GolS enzymes play an important role in improving oxidative stress tolerance by increasing galactinol biosynthesis in Arabidopsis.
Kim, Jisu;Lee, Kang Pa;Kim, Bom Sahn;Lee, Sang Ju;Moon, Byung Seok;Baek, Suji
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.24
no.3
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pp.241-248
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2020
Luminespib (AUY922), a heat shock proteins 90 inhibitor, has anti-neoplastic and antitumor effects. However, it is not clear whether AUY922 affects events in vascular diseases. We investigated the effects of AUY922 on the platelet-derived growth factor (PDGF)-BB-stimulated proliferation and migration of vascular smooth muscle cells (VSMC). VSMC viability was detected using the XTT (2,3-bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide) reagent. To detect the attenuating effects of AUY922 on PDGF-BB-induced VSMCs migration in vitro, we performed the Boyden chamber and scratch wound healing assays. To identify AUY922-mediated changes in the signaling pathway, the phosphorylation of protein kinase B (Akt) and extracellular signal-regulated kinase (ERK) 1/2 was analyzed by immunoblotting. The inhibitory effects of AUY922 on migration and proliferation ex vivo were tested using an aortic ring assay. AUY922 was not cytotoxic at concentrations up to 5 nM. PDGF-BB-induced VSMC proliferation, migration, and sprout outgrowth were significantly decreased by AUY922 in a dose-dependent manner. AUY922 significantly reduced the PDGF-BB-stimulated phosphorylation of Akt and ERK1/2. Furthermore, PD98059 (a selective ERK1/2 inhibitor) and LY294002 (a selective Akt inhibitor) decreased VSMC migration and proliferation by inhibiting phosphorylation of Akt and ERK1/2. Greater attenuation of PDGF-BB-induced cell viability and migration was observed upon treatment with PD98059 or LY294002 in combination with AUY922. AUY922 showed anti-proliferation and anti-migration effects towards PDGF-BB-induced VSMCs by regulating the phosphorylation of ERK1/2 and Akt. Thus, AUY922 is a candidate for the treatment of atherosclerosis and restenosis.
Heat shock proteins (HSPs) serve as molecular chaperones and play a role in cell protection from damage in response to stress stimuli. The aim of this article is to investigate whether HSP22 affects IL-8 expression in vascular smooth muscle cells (VSMCs), and which cellular factors are involved in the HSP-mediated IL-8 induction in that cell type in terms of mitogen activated protein kinase (MAPK) and transcription element. Exposure of aortic smooth muscle cells (AoSMCs) to HSP22 not only enhanced IL-8 release but also induced IL-8 transcript via promoter activation. HSP22 activated ERK and p38 MAPK in AoSMCs. HSP22-induced IL-8 release was inhibited by U0126, but not by SB202190. A mutation in the IL-8 promoter region at the binding site of NF-${\kappa}$ B, but not AP-1 or C/EBP, impaired promoter activation in response to HSP22. Delivery of I ${\kappa}$ B, but not dominant negative c-Jun, lowered HSP22-induced IL-8 release from AoSMCs. These results suggest that HS P22 induces IL-8 in VSMCs via ERK1/2, and that transcription factor NF-kB may be required for the HSP22-induced IL-8 up-regulation.
Background: To investigate polymorphisms in heat shock proteins A1B and A1L (HOM) and associated risk of oesophageal carcinoma in Northeast India. Materials and Methods: The study includes oesophageal cancer (ECA) patients attending general outpatient department (OPD) and endoscopic unit of Gauhati Medical College. Patients were diagnosed based on endoscopic and histopathological findings. Genomic DNA was typed for HSPA1B1267 and HSPA1L2437 SNPs using the polymerase chain reaction with restriction fragment length polymorphisms. Results: A total of 78 cases and 100 age-sex matched healthy controls were included in the study with a male: female ratio of 5:3 and a mean age of $61.4{\pm}8.5years$. Clinico-pathological evaluation showed 84% had squamous cell carcinoma and 16% were adenocarcinoma. Dysphagia grades 4 (43.5%) and 5 (37.1%) were observed by endoscopic and hispathological evaluation. The frequency of genomic variation of A1B from wild type A/A to heterozygous A/G and mutant G/G showed a positive association [chi sq=19.9, p=<0.05] and the allelic frequency also showed a significant correlation [chi sq=10.3, with cases vs. controls, OR=0.32, $p{\leq}0.05$]. The genomic variation of A1L from wild T/T to heterozygous T/C and mutant C/C were found positively associated [chi sq=7.02, p<0.05] with development of ECA. While analyzing the allelic frequency, there was no significant association [chi sq=3.19, OR=0.49, p=0.07]. Among all the risk factors, betel quid [OR=9.79, Chi square=35.0, p<0.05], tobacco [OR=2.95, chi square=10.6, p<0.05], smoking [OR=3.23, chi square=10.1, p<0.05] demonstrated significant differences between consumers vs. non consumers regarding EC development. Alcohol did not show any significant association [OR=1.34, chi square=0.69, p=0.4] independently. Conclusions: It can be concluded that the present study provides marked evidence that polymorphisms of HSP70 A1B and HSP70 A1L genes are associated with the development of ECA in a population in Northeast India, A1B having a stronger influence. Betel quid consumption was found to be a highly significant risk factor, followed by smoking and tobacco chewing. Although alcohol was not a potent risk factor independently, alcohol consumption along with tobacco, smoking and betel nut was found to contribute to development of ECA.
Na, Joo Ock;Shim, Tae Sun;Lim, Chae-Man;Lee, Sang Do;Kim, Woo Sung;Kim, Dong Soon;Kim, Won Dong;Koh, Younsuck
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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v.52
no.4
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pp.355-366
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2002
Background : The heat shock protein (HSP) 70 families are known to protect cells against the irreversible tissue injury induced by stress and to induce the recovery of cell function during stress. Heat pretreatment was reported to decrease the acute lung injury (ALI) of rats induced by lipopolysaccharide (LPS). However, the role of heat shock with LPS co-treatmenton ALI is unclear. The purpose of this study was to investigate the effect of heat treatment, which was given immediately after the beginning of ALI induced by LPS intratracheally administered in rats. Methods : Either saline (saline group) or LPS was intratracheally instilled without heat treatment (LPS group). In addition, heat was conducted 18 hours prior to the instillation of LPS (pre-treatment group) and conducted immediately after instillation of LPS (co-treatment group). Six hours after the LPS or saline treatment, blood, bronchoalveolar lavage (BAL) fluid and lung tissue samples were obtained. The myeloperoxidase (MPO) activity and the heat shock protein expression in the lung tissue, the differential counts of the polymorphonuclear leukocytes (PMN) in the BAL fluids, and the LDH, protein, $IL-1{\beta}$, $TNF-{\alpha}$ and IL-10 levels in BAL fluid and serum were measured. Results : 1) The MPO activity, the differential PMN counts in the BAL fluid, BAL fluid and serum cytokines were higher in the LPS, the heat pre-treatment and co-treatment group than those of the saline group (p value <0.05). 2) The MPO activity and the protein level in the BAL fluid from the heat co-treatment group were similar to those of the LPS group. 3) The serum $TNF-{\alpha}$ level of the heat co-treatment group was significantly higher than that of the LPS group (p=0.01). Conclusion : Heat shock response administered immediately after a LPS instillation did not attenuate the ALI in this model.
Park, Kyoung-ae;Tanaka, Yuji;Suenaga, Yusuke;Tamura, Taka-aki
Molecules and Cells
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v.22
no.2
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pp.203-209
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2006
TBP (TATA-binding protein)-related factor 2 (TRF2) regulates transcription during a nuber of cellular processes. We previously demonstrated that it is localized in the cytoplasm and is translocated to the nucleus by DNA-damaging agents. However, the cytoplasmic localization of TRF2 is controversial. In this study, we reconfirmed its cytoplasmic localization in various ways and examined its nuclear migration. Stresses such as heat shock, redox agents, heavy metals, and osmotic shock did not affect localization whereas genotoxins such as methyl methanesulfonate (MMS), cisplatin, etoposide, and hydroxyurea caused it to migrate to the nucleus. Adriamycin, mitomycin C and ${\gamma}$-rays had no obvious effect. We determined optimal conditions for the nuclear migration. The proportions of cells with nuclei enriched for TRF2 were 25-60% and 5-10% for stressed cells and control cells, respectively. Nuclear translocation was observed after 1 h, 4 h and 12 h for cisplatin, etoposide and MMS and hydroxyurea, respectively. The association of TRF2 with the chromatin and promoter region of the proliferating cell nuclear antigen (PCNA) gene, a putative target of TRF2, was increased by MMS treatment. Thus TRF2 may be involved in genotoxin-induced transcriptional regulation.
Cancer cells undergo uncontrolled proliferation, and aberrant mitochondrial alterations. Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1 (TRAP1) is a mitochondrial heat shock protein. TRAP1 mRNA is highly expressed in some cancer cell lines and tumor tissues. However, the effects of its overexpression on mitochondria are unclear. In this study, we assessed mitochondrial changes accompanying TRAP1 overexpression, in a mouse cell line, NIH/3T3. We found that overexpression of TRAP1 leads to a series of mitochondrial aberrations, including increase in basal ROS levels, and decrease in mitochondrial biogenesis, together with a decrease in peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-$1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$) mRNA levels. We also observed increased extracellular signal-regulated kinase (ERK) phosphorylation, and enhanced proliferation of TRAP1 overexpressing cells. This study suggests that overexpression of TRAP1 might be a critical link between mitochondrial disturbances and carcinogenesis.
Ferroptosis is a newly recognized type of cell death that results from iron-dependent lipid peroxidation and is different from other types of cell death, such as apoptosis, necrosis, and autophagic cell death. This type of cell death is characterized by mitochondrial shrinkage with an increased mitochondrial membrane density and outer mitochondrial membrane rupture. Ferroptosis can be induced by a loss of activity of system $X_c{^-}$ and the inhibition of glutathione peroxidase 4, followed by the accumulation of lipid reactive oxygen species (ROS). In addition, inactivation of the mevalonate and transsulfuration pathways is involved in the induction of ferroptosis. Moreover, nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase and p53 promote ferroptosis by increasing ROS production, while heat shock protein beta-1 and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 inhibit ferroptosis by reducing iron uptake. This article outlines the molecular mechanisms and signaling pathways of ferroptosis regulation, and explains the roles of ferroptosis in human disease.
The GroEL heat-shock protein from Fusobacterium nucleatum, a periodontopathogen, activates risk factors for atherosclerosis in human microvascular endothelial cells (HMEC-1) and ApoE-/- mice. In this study, we analyzed the signaling pathways by which F. nucleatum GroEL induces the proinflammatory factors in HMEC-1 cells known to be risk factors associated with the development of atherosclerosis and identified the cellular receptor used by GroEL. The MAPK and NF-${\kappa}B$ signaling pathways were found to be activated by GroEL to induce the expression of interleukin-8 (IL-8), monocyte chemoattractant protein 1 (MCP-1), intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1), E-selectin, and tissue factor (TF). These effects were inhibited by a TLR4 knockdown. Our results thus indicate that TLR4 is a key receptor that mediates the interaction of F. nucleatum GroEL with HMEC-1 cells and subsequently induces an inflammatory response via the MAPK and NF-${\kappa}B$ pathways.
Kim, Yoon-Yi;Kim, In-Seop;Park, Ock-Jin;Kim, Young-Min
Journal of Life Science
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v.21
no.2
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pp.251-256
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2011
EGCG, catechins in green tea, is a kind of phytochemical. Through the regulation of signal pathways, EGCG has been known to show anti-oxidant and anti-tumor effects in cells. In this study, we investigated the apoptotic effects of EGCG through AMP-activated protein kinase (AMPK) signal pathways, including hypoxia inducible factor-1 alpha (HIF-$1{\alpha}$). The experiments were performed in B16F10 melanoma cells in a hypoxic state. AMPK is activated by ATP consumption such as nutrient deficiency, exercise, heat shock, etc. The activated AMPK that plays an important role as an energy sensor inhibits proliferation of cancer cells, as well as inducing apoptosis. HIF-$1{\alpha}$, the primary transcriptional regulator of the response to oxygen deprivation, plays a critical role in modulating tumor growth and angiogenesis in a hypoxic state. The apoptotic effects of EGCG were studied in B16F10 cells in a hypoxic state. The results show that EGCG inhibits the transcriptional activity of HIF-$1{\alpha}$ and induces apoptosis. These observations suggest that EGCG may exert inhibitory effects of angiogenesis and control tumor cell growth in hypoxic melanoma cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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