MG53 is a member of the TRIM-family protein that acts as a key component of the cell membrane repair machinery. MG53 is also an E3-ligase that ubiquinates insulin receptor substrate-1 and controls insulin signaling in skeletal muscle cells. Since its discovery in 2009, research efforts have been devoted to translate this basic discovery into clinical applications in human degenerative and metabolic diseases. This review article highlights the dual function of MG53 in cell membrane repair and insulin signaling, the mechanism that underlies the control of MG53 function, and the therapeutic value of targeting MG53 function in regenerative medicine.
Kim, Seung-Chang;Jang, Hong-Chul;Lee, Sung-Dae;Jung, Hyun-Jung;Park, Jun-Cheol;Lee, Seung-Hwan;Kim, Tae-Hun;Choi, Bong-Hwan
Journal of Animal Science and Technology
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v.56
no.4
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pp.12.1-12.7
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2014
This study investigated changes in gene expression by dietary fat source, i.e., beef tallow, soybean oil, olive oil, and coconut oil (each 3% in feed), in both male and female growing-finishing pigs. Real-time PCR was conducted on seven genes (insulin receptor; INSR, insulin receptor substrate; IRS, phosphatidylinositol (3,4,5)-triphosphate; PIP3, 3-phosphoinositide-dependent protein kinase-1; PDK1, protein kinase B; Akt, forkhead box protein O1; FOXO1 and cGMP-inhibited 3', 5'-cyclic phosphodiesterase; PDE3) located upstream of the insulin signaling pathway in the longissimus dorsi muscle (LM) of pigs. The INSR, IRS, PIP3, and PDE3 genes showed significantly differential expression in barrow pigs. Expression of the PIP3 and FOXO1 genes was significantly different among the four dietary groups in gilt pigs. In particular, the PIP3 gene showed the opposite expression pattern between barrow and gilt pigs. These results show that dietary fat source affected patterns of gene expression according to animal gender. Further, the results indicate that the type of dietary fat affects insulin signaling-related gene expression in the LM of pigs. These results can be applied to livestock production by promoting the use of discriminatory feed supplies.
Kim, Ki-Woong;Heo, Kyung-Hwa;Won, Yong-Lim;Ko, Kyung-Sun;Kim, Tae-Gyun;Lee, Mi-Young;Park, Jung-Sun;Paik, Sang-Gi
Animal cells and systems
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v.13
no.2
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pp.127-132
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2009
We have examined the hypothesis that the Gly972Arg variant of the insulin receptor substrate 1 (IRS1) gene is associated with the components contributing to overweight (obesity) and metabolic syndrome. We describe IRS1 genotype frequencies in 274 Korean men. The frequencies of Gly972Gly (GIG) and Gly972Arg (G/A variant) of the IRS1 gene were 88.3% and 11.7%, respectively, and the differences in frequencies between the overweight (BMI$\geq$25kg/m$^2$) group and non-overweight (BMI<25kg/m$^2$) group were statistically significant. The subjects with G/A variant of IRS1 gene in non-overweight had significantly higher level of visceral fat thickness and adiponectin/leptin ratio than those with GIG alleles. In overweight group, the subjects with G/A variant of IRS1 gene also showed significantly higher level of insulin than those with GIG alleles. These results suggest that the IRS1 genetic polymorphism is involved in the occurrence of overweight, as well as metabolic syndrome.
Background: Preexisting type 2 diabetes mellitus (T2DM) affects the prognosis and mortality of patients with some cancers. Insulin like growth factor (IGF) and insulin receptor (IR) signaling axes play important roles in both cancer and diabetes development. We aimed to explore the expression characteristics of proteins in IGF/IR axis in non-small cell lung cancer (NSCLC) cases with preexisting T2DM. Methods: Fifty-five NSCLC patients with preexisting T2DM were retrospectively included and matched by 55 NSCLC without diabetes at a 1:1 ratio. The expression of proteins in IGF/IR axis was detected by immunohistochemical staining. Clinicopathological data were collected to analyze their relationship with the protein expression. Results: Both IGF 1 receptor (IGF-1R) and insulin receptor substrate 2 (IRS-2) showed higher expression in the NSCLC with T2DM group, compared with those without T2DM. The high expression of IGF-1R and IRS-2 were found to be negatively associated with lymph node metastases and T staging in the T2DM group, respectively, and IRS-2 expression was also found more in the subgroup whose T2DM duration was more than 4 years. No difference was detected in the expression of IRS-1, IGF-1, IGF-2, IGFBP3, IR and mTOR between groups with or without T2DM. Conclusion: Our study found higher expression of IGF-1R and IRS-2 proteins in NSCLC patients with preexisting T2DM, and that there was an association with early stage NSCLC, which suggested that IGF signaling may play an important early event in development of NSCLC associated with diabetes.
BACKGROUND/OBJECTIVES: The anti-diabetic activity of pear through inhibition of ${\alpha}-glucosidase$ has been demonstrated. However, little has been reported about the effect of pear on insulin signaling pathway in obesity. The aims of this study are to establish pear pomace 50% ethanol extract (PPE)-induced improvement of insulin sensitivity and characterize its action mechanism in 3T3-L1 cells and high-fat diet (HFD)-fed C57BL/6 mice. MATERIALS/METHODS: Lipid accumulation, monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) secretion and glucose uptake were measure in 3T3-L1 cells. Mice were fed HFD (60% kcal from fat) and orally ingested PPE once daily for 8 weeks and body weight, homeostasis model assessment of insulin resistance (HOMA-IR), and serum lipids were measured. The expression of proteins involved in insulin signaling pathway was evaluated by western blot assay in 3T3-L1 cells and adipose tissue of mice. RESULTS: In 3T3-L1 cells, without affecting cell viability and lipid accumulation, PPE inhibited MCP-1 secretion, improved glucose uptake, and increased protein expression of phosphorylated insulin receptor substrate 1 [p-IRS-1, ($Tyr^{632})$)], p-Akt, and glucose transporter type 4 (GLUT4). Additionally, in HFD-fed mice, PPE reduced body weight, HOMA-IR, and serum lipids including triglyceride and LDL-cholesterol. Furthermore, in adipose tissue, PPE up-regulated GLUT4 expression and expression ratio of p-IRS-1 ($Tyr^{632})/IRS$, whereas, down-regulated p-IRS-1 ($Ser^{307})/IRS$. CONCLUSIONS: Our results collectively show that PPE improves glucose uptake in 3T3-L1 cells and insulin sensitivity in mice fed a HFD through stimulation of the insulin signaling pathway. Furthermore, PPE-induced improvement of insulin sensitivity was not accompanied with lipid accumulation.
Bisphenol A (BPA), an environmental endocrine disrupter, enters the human body continuously in food and drink. Young children are likely to be more vulnerable than adults to chemical exposure due to the immaturities of their organ systems, rapid physical development, and higher ventilation, metabolic rates, and activity levels. The direct effect of BPA on peripheral tissue might also be of importance to the development of insulin resistance. However, the influence that BPA has on insulin signaling molecules in skeletal muscle has not been previously investigated. In this study, we examined the effect of BPA on fasting blood glucose (FBG) in post-weaned Wistar rats and on insulin signaling proteins in C2C12 skeletal muscle cells. Subsequently, we investigated the effects of BPA on insulin-mediated Akt phosphorylation in C2C12 myotubes. In rats, BPA treatment (0.1-1,000 ng/mL for 24 hours) resulted in the increase of FBG and plasma insulin levels, and reduced insulin-mediated Akt phosphorylation. Furthermore, the mRNA expression of insulin receptor (IR) was decreased after 24 hours of BPA treatment in C2C12 cells in a dose-dependent manner, whereas the mRNA levels of other insulin signaling proteins, including insulin receptor substrate-1 (IRS-1) and 5'-AMP-dependent protein kinase (AMPK), were unaffected. Treatment with BPA increased GLUT4 expression and protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) activity in C2C12 myotubes, but not in protein levels. We conclude that exposure to BPA can induce insulin resistance by decreasing IR gene expression, which is followed by a decrease in insulin- mediated Akt activation and increased PTP1B activity.
Background: Dysregulation of hepatic glucose production (HGP) contributes to the development of type 2 diabetes mellitus. Telmisartan, an angiotensin II type 1 receptor blocker (ARB), has various ancillary effects in addition to common blood pressure-lowering effects. The effects and mechanism of telmisartan on HGP have not been fully elucidated and, therefore, we investigated these phenomena in hyperglycemic HepG2 cells and high-fat diet (HFD)-fed mice. Methods: Glucose production and glucose uptake were measured in HepG2 cells. Expression levels of phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) and glucose-6-phosphatase ${\alpha}$ ($G6Pase-{\alpha}$), and phosphorylation levels of insulin receptor substrate-1 (IRS-1) and protein kinase C ${\zeta}$ ($PKC{\zeta}$) were assessed by western blot analysis. Animal studies were performed using HFD-fed mice. Results: Telmisartan dose-dependently increased HGP, and PEPCK expression was minimally increased at a $40{\mu}M$ concentration without a change in $G6Pase-{\alpha}$ expression. In contrast, telmisartan increased phosphorylation of IRS-1 at Ser302 ($p-IRS-1-Ser^{302}$) and decreased $p-IRS-1-Tyr^{632}$ dose-dependently. Telmisartan dose-dependently increased $p-PKC{\zeta}-Thr^{410}$ which is known to reduce insulin action by inducing IRS-1 serine phosphorylation. Ectopic expression of dominant-negative $PKC{\zeta}$ significantly attenuated telmisartan-induced HGP and $p-IRS-1-Ser^{302}$ and -inhibited $p-IRS-1-Tyr^{632}$. Among ARBs, including losartan and fimasartan, only telmisartan changed IRS-1 phosphorylation and pretreatment with GW9662, a specific and irreversible peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$) antagonist, did not alter this effect. Finally, in the livers from HFD-fed mice, telmisartan increased $p-IRS-1-Ser^{302}$ and decreased $p-IRS-1-Tyr^{632}$, which was accompanied by an increase in $p-PKC{\zeta}-Thr^{410}$. Conclusion: These results suggest that telmisartan increases HGP by inducing $p-PKC{\zeta}-Thr^{410}$ that increases $p-IRS-1-Ser^{302}$ and decreases $p-IRS-1-Tyr^{632}$ in a $PPAR{\gamma}$-independent manner
Park, Ji-Eun;Jeong, Yeon Jae;Park, Joon Beom;Kim, Hye Young;Yoo, Young Hyun;Lee, Kwang Sik;Yang, Won Tae;Kim, Doh Hoon;Kim, Jong-Min
Development and Reproduction
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v.23
no.3
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pp.223-229
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2019
Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is characterized by insulin resistance (IR). T2DM is correlated with obesity and most T2DM medications have been developed for enhancing insulin sensitivity. Silk protein fibroin (SPF) from spiders has been suggested as an attractive biomaterial for medical purposes. We generated transgenic rice (TR) expressing SPF and fed it to diabetic $BKS.Cg-m+/+Lepr^{db}$ mice to monitor the changes in blood glucose levels and adipose tissue proteins associated with energy metabolism and insulin signaling. In the present study, the adipocyte size in abdominal fat in TR-SPF-fed mice was remarkably smaller than that of the control. Whereas the adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)-activated protein kinase and insulin receptor substrate 1 (IRS1) protein levels were increased in abdominal adipose tissues after TR-SPF feeding, levels of six-transmembrane protein of prostate 2 (STAMP2) proteins decreased. Phosphorylation of AMPK at threonine 172 and IRS1 at serine 307 and tyrosine 632 were both increased in adipose tissues from TR-SPF-fed mice. Increased expression and phosphorylation of IRS1 at both serine 307 and tyrosine 632 in adipose tissues indicated that adipocytes obtained from abdominal fat in TR-SPF-fed mice were more susceptible to insulin signaling than that of the control. STAMP2 protein levels decreased in adipose tissues from TR-SPF-fed mice, indicating that STAMP2 proteins were reducing adipocytes that were undergoing lipolysis. Taken together, this study showed that TR-SPF was effective in reducing blood glucose levels in diabetic mice and that concurrent lipolysis in abdominal adipocytes was associated with alterations of AMPK, IRS1, and STAMP2. Increased IRS1 expression and its phosphorylation by TR-SFP were considered to be particularly important in the induction of lipolysis in adipocytes, as well as in reducing blood glucose levels in this animal model.
The aim of this study is to investigate the effect of Lespedeza maximowiczii var. tricolor Nakai (LMTN) on glucose metabolism. LMTN extract significantly enhanced the glucose uptake and lipid accumulation in 3T3-L1 adipocytes compared with control. Also, LMTN extract in 3T3-L1 adipocytes significantly increased the protein expression of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)γ, insulin receptor substrate-1, and glucose transporter (GLUT)4. The regulatory effect on glucose uptake or insulin signal transduction of LMTM extract was lower than troglitazone or pinitol such as the positive control, but increased PPARγ activation. Additionally, LMTM extract has an insulin-mimetic effect. In db/db mice, LMTN extract (250 mg/kg BW) significantly reduced water and food intake, blood glucose, and level of plasma triglyceride and total cholesterol. Furthermore, the expression of PPARã and GLUT4 mRNA in adipose or muscle tissue effectively was increased by oral treatment of LMTN extract. Thus, our results suggest that LMTN extract improves the glucose metabolism through PPARγ and insulin-mimetic effect in 3T3-L1 adipocytes and db/db mice.
Syed Sayeed Ahmad;Hee Jin Chun;Khurshid Ahmad;Inho Choi
Journal of Ginseng Research
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v.48
no.1
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pp.12-19
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2024
Skeletal muscle (SM) is the largest organ of the body and is largely responsible for the metabolism required to maintain body functions. Furthermore, the maintenance of SM is dependent on the activation of muscle satellite (stem) cells (MSCs) and the subsequent proliferation and fusion of differentiating myoblasts into mature myofibers (myogenesis). Natural compounds are being used as therapeutic options to promote SM regeneration during aging, muscle atrophy, sarcopenia, cachexia, or obesity. In particular, ginseng-derived compounds have been utilized in these contexts, though ginsenoside Rg1 is mostly used for SM mass management. These compounds primarily function by activating the Akt/mTOR signaling pathway, upregulating myogenin and MyoD to induce muscle hypertrophy, downregulating atrophic factors (atrogin1, muscle ring-finger protein-1, myostatin, and mitochondrial reactive oxygen species production), and suppressing the expressions of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) in cachexia. Ginsenoside compounds are also used for obesity management, and their anti-obesity effects are attributed to peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARγ) inhibition, AMPK activation, glucose transporter type 4 (GLUT4) translocation, and increased phosphorylations of insulin resistance (IR), insulin receptor substrate-1 (IRS-1), and Akt. This review was undertaken to provide an overview of the use of ginseng-related compounds for the management of SM-related disorders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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