Crocin, the main pigment of Crocus sativus L., has been shown to have antiproliferative effects on cancer cells, but the involved mechanisms are only poor understood. This study focused on probable effect of crocin on the immortality of hepatic cancer cells. Cytotoxicity of crocin ($IC_{50}$ 3 mg/ml) in hepatocarcinoma HepG2 cells was determined after 48 h by neutral red uptake assay and MTT test. Immortality was investigated through quantification of relative telomerase activity with a quantitative real-time PCR-based telomerase repeat amplification protocol (qTRAP). Telomerase activity in 0.5 ${\mu}g$ protein extract of HepG2 cells treated with 3 mg/ml crocin was reduced to about 51% as compared to untreated control cells. Two mechanisms of inhibition, i.e. interaction of crocin with telomeric quadruplex sequences and down regulation of hTERT expression, were examined using FRET analysis to measure melting temperature of a synthetic telomeric oligonucleotide in the presence of crocin and quantitative real-time RT-PCR, respectively. No significant changes were observed in the $T_m$ telomeric oligonucleotides, while the relative expression level of the catalytic subunit of telomerase (hTERT) gene showed a 60% decrease as compared to untreated control cells. In conclusion, telomerase activity of HepG2 cells decreases after treatment with crocin, which is probably caused by down-regulation of the expression of the catalytic subunit of the enzyme.
Since their discovery in 1940, it has been well established that gangliosides are associated with a number of biological pathways and cellular processes such as growth, differentiation and toxin uptake. Gangliosides are glycosphingolipids containing neuraminic acid which are expressed on the plasma membrane of cells particularly in the nervous system. Heterogeneity and structural variation in the carbohydrate chains of gangliosides contributes to unique features of each of these molecules. Thirty five years ago it was discovered that aberrant glycosylation occurs in a variety of human cancers, including aberrant glycosylation of gangliosides. Ganglioside expression in terms of quality and quantity varies in different cancers and different roles may be played. Gangliosides, by affecting the immune system, including esxpression of cytokines and adhesion molecules, may inhibit anti-tumor mechanisms, as well as having direct impact on angiogenesis, cell movement and metastasis. It should be noted that different kinds of gangliosides do not all act by the same mechanisms.
A new strain of Pseudomonas sp. was isolated from mercury (Hg)-contaminated sites in Taiwan. This bacterium removed more than 80% of Hg present in the culture medium at 12 h incubation and was chosen for further analysis of the molecular mechanisms of Hg tolerance/removal abilities in this Pseudomonas sp. We used RNA-seq, one of the next-generation sequencing methods, to investigate the transcriptomic responses of the Pseudomonas sp. exposed to 60 mg/L of Hg2+. We de novo assembled 4,963 contigs, of which 10,533 up-regulated genes and 5,451 down-regulated genes were found to be regulated by Hg. The 40 genes most altered in expression levels were associated with tolerance to Hg stress and metabolism. Functional analysis showed that some Hg-tolerant genes were related to the mer operon, sulfate uptake and assimilation, the enzymatic antioxidant system, the HSP gene family, chaperones, and metal transporters. The transcriptome were analyzed further with Gene Ontology (GO) and Cluster of Orthologous Groups (COGs) of proteins and showed diverse biological functions and metabolic pathways under Hg stress.
Caveolin-1 is a scaffold protein on the cell membrane. As the main component of caveolae, caveolin-1 is involved in many biological processes that include substance uptake and transmembrane signaling. Many of these processes and thus caveolin-1 contribute to cell transformation, tumorigenesis, and metastasis. Of particular interest are the dual rolesof tumor suppressor and oncogene that caveolin-1 appear to play in different malignancies, including pancreatic cancer. Therefore, analyzing caveolin-1 regulators and understanding their mechanisms of actionis key to identifying novel diagnostic and therapeutic tools for pancreatic cancer. This review details the mechanisms of action of caveolin-1 regulators and the potential significance for pancreatic cancer treatment.
Heart failure is one of the leading causes of sudden death in developed countries. While current therapies are mostly aimed at mitigating associated symptoms, novel therapies targeting the subcellular mechanisms underlying heart failure are emerging. Failing hearts are characterized by reduced contractile properties caused by impaired $Ca^{2+}$ cycling between the sarcoplasm and sarcoplasmic reticulum (SR). Sarcoplasmic/endoplasmic reticulum $Ca^{2+}$ ATPase 2a (SERCA2a) mediates $Ca^{2+}$ reuptake into the SR in cardiomyocytes. Of note, the expression level and/or activity of SERCA2a, translating to the quantity of SR $Ca^{2+}$ uptake, are significantly reduced in failing hearts. Normalization of the SERCA2a expression level by gene delivery has been shown to restore hampered cardiac functions and ameliorate associated symptoms in pre-clinical as well as clinical studies. SERCA2a activity can be regulated at multiple levels of a signaling cascade comprised of phospholamban, protein phosphatase 1, inhibitor-1, and $PKC{\alpha}$. SERCA2 activity is also regulated by post-translational modifications including SUMOylation and acetylation. In this review, we will highlight the molecular mechanisms underlying the regulation of SERCA2a activity and the potential therapeutic modalities for the treatment of heart failure.
Amyloid-${\beta}$ peptide ($A{\beta}$) is still best known as a molecule to cause Alzheimer's disease (AD) through accumulation and deposition within the frontal cortex and hippocampus in the brain. Thus, strategies on developing AD drugs have been focused on the reduction of $A{\beta}$ in the brain. Since accumulation of $A{\beta}$ depends on the rate of its synthesis and clearance, the metabolic pathway of $A{\beta}$ in the brain and the whole body should be carefully explored for AD research. Although the synthetic pathway of $A{\beta}$ is equally important, we summarize primarily the clearance pathway in this paper because the former has been extensively reviewed in previous studies. The clearance of $A{\beta}$ from the brain is accomplished by several mechanisms which include non-enzymatic and enzymatic pathways. Nonenzymatic pathway includes interstitial fluid drainage, uptake by microglial phagocytosis, and transport across the blood vessel walls into the circulation. Multiple $A{\beta}$-degrading enzymes (ADE) implicated in the clearance process have been identified, which include neprilysin, insulin-degrading enzyme, matrix metalloproteinase-9, glutamate carboxypeptidase II and others. A series of studies on $A{\beta}$ clearance mechanism provide new insight into the pathogenesis of AD at the molecular level and suggest a new target for the development of novel therapeutics.
Erwinia amylovora, the causal agent of fire-blight disease in apple and pear trees, was first isolated in South Korea in 2015. Although numerous studies, including omics analyses, have been conducted on other strains of E. amylovora, studies on South Korean isolates remain limited. In this study, we conducted a comparative proteomic analysis of the strain TS3128, cultured in three media representing different growth conditions. Proteins related to virulence, type III secretion system, and amylovoran production, were more abundant under minimal conditions than in rich conditions. Additionally, various proteins associated with energy production, carbohydrate metabolism, cell wall/membrane/envelope biogenesis, and ion uptake were identified under minimal conditions. The strain TS3128 expresses these proteins to survive in harsh environments. These findings contribute to understanding the cellular mechanisms driving its adaptations to different environmental conditions and provide proteome profiles as reference for future studies on the virulence and adaptation mechanisms of South Korean strains.
Passive fitting of meso-structure and super-structures is a predominant requirement for the longevity and clinical success of osseointegrated dental implants. However, precision and passive fitting has been unpredictable with conventional methods of casting as well as for corrective techniques. Alternative to conventional techniques, electro discharge machining(EDM) is an advanced method introduced to dental technology to improve the passive fitting of implant prosthesis. In this technique material is removed by melting and vaporization in electric sparks. Regarding the efficacy of EDM, the application of this technique induces severe surface morphological and elemental alterations due to the high temperatures developed during machining, which vary between $10,000{\sim}20,000^{\circ}C$. The aim of this study was to investigate the morphological and elemental alterations induced by EDM process of casting dental gold alloy and non-precious alloy used for the production of implant-supported prosthesis. A conventional clinical dental casting alloys were used for experimental specimens patterns, which were divided in three groups, high fineness gold alloy(Au 75%, HG group), low fineness gold alloy(Au 55%, LG group) and nonprecious metal alloy(Ni-Cr, NP group). The UCLA type plastic abutment patterns were invested with conventional investment material and were cast in a centrifugal casting machine. Castings were sandblasted with $50{\mu}m\;Al_2O_3$. One casting specimen of each group was polished by conventional finishing(HGCON, LGCON, NPCON) and one specimen of each group was subjected to EDM in a system using Cu electrodes, kerosene as dielectric fluid in 10 min for gold alloy and 20 min for Ni-Cr alloy(HGEDM. LGEDM, NOEDM). The surface morphology of all specimens was studied under an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). The quantitative results from EDS analysis are presented on the HGEDM and LGEDM specimens a significant increase in C and Cu concentrations was found after EDM finishing. The different result was documented for C on the NPEDM with a significant uptake of O after EDM finishing, whereas Al, Si showed a significant decrease in their concentrations. EDS analysis showed a serious uptake of C and Cu after the EDM procedure in the alloys studied. The C uptake after the EDM process is a common finding and it is attributed to the decomposition of the dielectric fluid in the plasma column, probably due to the development of extremely high temperatures. The Cu uptake is readily explained from the decomposition of Cu electrodes, something which is also a common finding after the EDM procedure. However, all the aforementioned mechanisms require further research. The clinical implication of these findings is related with the biological and corrosion resistance of surfaces prepared by the EDM process.
Objectives: This study aimed to observe the anti-diabetic effect and underlying mechanisms of Galgunhwanggumhwangryun-tang (GHH; Gegen-Qinlian-decoction) in the C2C12 myotubes. Methods: GHH (1.0 mg/ml) or metformin (0.75 mM) or insulin (100 nM) were treated in C2C12 myotubes after 4 days differentiation. The glucose uptake was assessed by 2-[N-(7-160 nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino]-2-deoxy-d-glucose uptake by C2C12 cells. The expression of adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) and phosphorylation AMPK (pAMPK) were measured by western blot. We also evaluated gene expression of glucose transporter type 4 (Slc2a4, formerly known as GLUT4), glucokinase (Gk), carnitine palmitoyltransferase IA (Cpt1a), nuclear respiratory factors 1 (Nrf1), mitochondrial transcription factor A (Tfam), and peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α (Ppargc1a) by quantitative real-time polymerase chain reaction. Results: GHH promoted glucose uptake in C2C12 myotubes. The expression of AMPK protein, which plays an essential role in glucose metabolism, was increased by treatment with GHH. GHH treatment tended to increase gene expression of Slc2a4, Gk, and Nrf1 but was not statistically significant. However, GHH significantly improved Tfam and Ppargc1a gene expression in C2C12 myotubes. Conclusions: In summary, GHH treatment promoted glucose uptake in C2C12 myotubes. We suggest that these effects are associated with increased gene expression involved in mitochondrial biosynthesis and oxidative phosphorylation, such as Tfam and Ppargc1a, and increased expression of AMPK protein.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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