Proceedings of the Korean Biophysical Society Conference
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2003.06a
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pp.19-19
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2003
We have developed a cardiac cell model (Kyoto Model) for the sinoatrial node and ventricle, which is composed of a common set of kinetic equations of membrane ionic currents, Ca$\^$2+/dynamics of sarcoplasmic reticulum and contractile protein. To expand this model by including metabolic pathways, the intracellular ATP metabolism, which is pivotal in cardiac excitation - contraction coupling, was incorporated. ATP consumption by the sarcolemmal Na$\^$+/ pump and the Ca pump in the sarcoplasmic reticulum were calculated with stoichiometry of 3Na:2K:1ATP and 2Ca:1ATP, respectively. ATP consumption by contraction was estimated according to experimental data. Dependence of contraction on ATP and inorganic phosphate was modeled, based on data of skinned cardiac fiber. in production by mitochondrial oxidative phosphorylation was modified from Korzeniewski '||'&'||' Zoladz (2001), and creatine kinase and adenylate kinase reactions were incorporated. ATP dependence of ATP-sensitive K channel and L type Ca channel were also included.
Skeletal myogenesis is essential to keep muscle mass and integrity, and impaired myogenesis is closely related to the etiology of muscle wasting. Recently, miR-141-3p has been shown to be induced under various conditions associated with muscle wasting, such as aging, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction. However, the functional significance and mechanism of miR-141-3p in myogenic differentiation have not been explored to date. In this study, we investigated the roles of miR-141-3p on CFL2 expression, proliferation, and myogenic differentiation in C2C12 myoblasts. MiR-141-3p appeared to target the 3'UTR of CFL2 directly and suppressed the expression of CFL2, an essential factor for actin filament (F-actin) dynamics. Transfection of miR-141-3p mimic in myoblasts increased F-actin formation and augmented nuclear Yes-associated protein (YAP), a key component of mechanotransduction. Furthermore, miR-141-3p mimic increased myoblast proliferation and promoted cell cycle progression throughout the S and G2/M phases. Consequently, miR-141-3p mimic led to significant suppressions of myogenic factors expression, such as MyoD, MyoG, and MyHC, and hindered the myogenic differentiation of myoblasts. Thus, this study reveals the crucial role of miR-141-3p in myogenic differentiation via CFL2-YAP-mediated mechanotransduction and provides implications of miRNA-mediated myogenic regulation in skeletal muscle homeostasis.
Unique cartilage matrix-associated protein (UCMA) is an extrahepatic vitamin K-dependent protein rich in γ-carboxylated (Gla) residues. UCMA has been recognized for its ability to promote osteoblast differentiation and enhance bone formation; however, its impact on osteoblasts under hyperglycemic stress remains unknown. In this paper, we investigated the effect of UCMA on MC3T3-E1 osteoblastic cells under hyperglycemic conditions. After exposure to high glucose, the MC3T3-E1 cells were treated with recombinant UCMA proteins. CellROX and MitoSOX staining showed that the production of reactive oxygen species (ROS), which initially increased under high-glucose conditions in MC3T3-E1 cells, decreased after UCMA treatment. Additionally, quantitative polymerase chain reaction revealed increased expression of antioxidant genes, nuclear factor erythroid 2-related factor 2 and superoxide dismutase 1, in the MC3T3-E1 cells exposed to both high glucose and UCMA. UCMA treatment downregulated the expression of heme oxygenase-1, which reduced its translocation from the cytosol to the nucleus. Moreover, the expression of dynamin-related protein 1, a mitochondrial fission marker, was upregulated, and AKT signaling was inhibited after UCMA treatment. Overall, UCMA appears to mitigate ROS production, increase antioxidant gene expression, impact mitochondrial dynamics, and modulate AKT signaling in osteoblasts exposed to high-glucose conditions. This study advances our understanding of the cellular mechanism of UCMA and suggests its potential use as a novel therapeutic agent for bone complications related to metabolic disorders.
Porcine deltacoronavirus (PDCoV) is an emerging swine enteric coronavirus that causes diarrhea in neonatal piglets. Like other coronaviruses, PDCoV encodes at least three accessory or species-specific proteins; however, the biological roles of these proteins in PDCoV replication remain undetermined. As a first step toward understanding the biology of the PDCoV accessory proteins, we established a stable porcine cell line constitutively expressing the PDCoV NS7 protein in order to investigate the functional characteristics of NS7 for viral replication. Confocal microscopy and subcellular fractionation revealed that the NS7 protein was extensively distributed in the mitochondria. Proteomic analysis was then conducted to assess the expression dynamics of the host proteins in the PDCoV NS7-expressing cells. High-resolution two-dimensional gel electrophoresis initially identified 48 protein spots which were differentially expressed in the presence of NS7. Seven of these spots, including two up-regulated and five down-regulated protein spots, showed statistically significant alterations, and were selected for subsequent protein identification. The affected cellular proteins identified in this study were classified into functional groups involved in various cellular processes such as cytoskeleton networks and cell communication, metabolism, and protein biosynthesis. A substantial down-regulation of α-actinin-4 was confirmed in NS7-expressing and PDCoV-infected cells. These proteomic data will provide insights into the understanding of specific cellular responses to the accessory protein during PDCoV infection.
Microtubule actin crosslinking factor 1 (MACF1), a widely expressed cytoskeletal linker, plays important roles in various cells by regulating cytoskeleton dynamics. However, its role in osteoblastic cells is not well understood. Based on our previous findings that the association of MACF1 with F-actin and microtubules in osteoblast-like cells was altered under magnetic force conditions, here, by adopting a stable MACF1-knockdown MC3T3-E1 osteoblastic cell line, we found that MACF1 knockdown induced large cells with a binuclear/multinuclear structure. Further, immunofluorescence staining showed disorganization of F-actin and microtubules in MACF1-knockdown cells. Cell counting revealed significant decrease of cell proliferation and cell cycle analysis showed an S phase cell cycle arrest in MACF1-knockdown cells. Moreover and interestingly, MACF1 knockdown showed a potential effect on cellular MTT reduction activity and mitochondrial content, suggesting an impact on cellular metabolic activity. These results together indicate an important role of MACF1 in regulating osteoblastic cell morphology and function.
Choi, Hyun-Seok;Jeong, Su Yeon;Lee, Keon Hee;Jeong, Jun Seong;Park, Jeong Sun;Jeong, Na Ra;Kim, Min Jee;Lee, Wonhoon;Kim, Iksoo
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.43
no.2
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pp.67-77
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2021
Salurnis marginella Guérin-Méneville, 1829 (Hemiptera: Flatidae) is an invasive species first reported in 2003 in Iksan, which is located in the mid-western region of South Korea, and subsequently found in the nearby regions in 2005. However, molecular-perspective reports on their invasive characteristics are not yet available. In this study, population genetic characteristics of Korean S. marginella were evaluated using the mitochondrial COI region and sequencing 124 individual samples collected in 11 Korean localities. A total of 12 haplotypes were identified with a maximum sequence divergence of 1.368% (9 bp). Haplotype diversity was relatively higher than that of other insect species invaded into Korea, providing 2-6 haplotypes per populations, indicating that introduction to Korea may have happened rather extensively and consistently. Nucleotide diversity (π) was the highest in Iksan but owing to the limited sample size (three individuals) from this locality, additional studies are required for drawing conclusive inference regarding the place of entry to Korea. Ulsan, the easternmost population in the present study, revealed nearly the lowest diversity estimates, such as the lowest H and the second-lowest π; a unique haplogroup with a higher frequency; and an independent genetic cluster, suggesting that the introduction of S. marginella to Ulsan was an independent event. Further collection in Korea and neighboring countries, including the original distributional range is necessary to elucidate the invasive dynamics of S. marginella
Reactive oxygen species (ROS) production and F-actin cytoskeleton dynamics play important roles in the survival rate of blastocysts after the vitrified-warming process. However, the protective effects of Mito-TEMPO against cryo-injury and viability through F-actin aggregation and mitochondrial-specific ROS production in vitrificated-warmed bovine embryos have not been investigated. The aims of the present study were to: (1) determine the effects of Mito-TEMPO on embryonic developmental competence and quality by F-actin stabilization during in vitro culturing (IVC), and (2) confirm the effects of Mito-TEMPO through F-actin structure on the cryotolerance of vitrification-warming in Mito-TEMPO exposed in vitro production (IVP) of bovine blastocysts. Bovine zygotes were cultured with 0.1 μM Mito-TEMPO treatment for 2 days of IVC. Mito-TEMPO (0.1 μM) exposed bovine embryos slightly improved in blastocyst developmental rates compared to the non-treated group. Moreover, the viability of vitrified-warmed blastocysts from Mito-TEMPO treated embryos significantly increased (p < 0.05, non-treated group: 66.7 ± 3.2% vs Mito-TEMPO treated group: 79.2 ± 5.9%; re-expanded at 24 hours). Mito-TEMPO exposed embryos strengthened the F-actin structure and arrangement in the blastocyst after vitrification-warming. Furthermore, the addition of Mito-TEMPO into the IVC medium enhanced embryonic survival and quality through F-actin stabilization after the vitrification-warming procedure. Overall, our results suggest that supplementing the culture with 0.1 μM Mito-TEMPO improves the embryonic quality and cryo-survival of IVP bovine blastocysts.
So Mi Yang;Jueun Kim;Ji-Yeon Lee;Jung-Shin Lee;Ji Min Lee
BMB Reports
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v.56
no.11
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pp.600-605
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2023
Intrahepatic cholangiocarcinoma (ICC) is a bile duct cancer and a rare malignant tumor with a poor prognosis owing to the lack of an early diagnosis and resistance to conventional chemotherapy. A combination of gemcitabine and cisplatin is the typically attempted first-line treatment approach. However, the underlying mechanism of resistance to chemotherapy is poorly understood. We addressed this by studying dynamics in the human ICC SCK cell line. Here, we report that the regulation of glucose and glutamine metabolism was a key factor in overcoming cisplatin resistance in SCK cells. RNA sequencing analysis revealed a high enrichment cell cycle-related gene set score in cisplatin-resistant SCK (SCK-R) cells compared to parental SCK (SCK WT) cells. Cell cycle progression correlates with increased nutrient requirement and cancer proliferation or metastasis. Commonly, cancer cells are dependent upon glucose and glutamine availability for survival and proliferation. Indeed, we observed the increased expression of GLUT (glucose transporter), ASCT2 (glutamine transporter), and cancer progression markers in SCK-R cells. Thus, we inhibited enhanced metabolic reprogramming in SCK-R cells through nutrient starvation. SCK-R cells were sensitized to cisplatin, especially under glucose starvation. Glutaminase-1 (GLS1), which is a mitochondrial enzyme involved in tumorigenesis and progression in cancer cells, was upregulated in SCK-R cells. Targeting GLS1 with the GLS1 inhibitor CB-839 (telaglenastat) effectively reduced the expression of cancer progression markers. Taken together, our study results suggest that a combination of GLUT inhibition, which mimics glucose starvation, and GLS1 inhibition could be a therapeutic strategy to increase the chemosensitivity of ICC.
Jeewan Chun;Ji-Hoi Moon;Kyu Hwan Kwack;Eun-Young Jang;Saebyeol Lee;Hak Kyun Kim;Jae-Hyung Lee
BMB Reports
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v.57
no.5
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pp.232-237
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2024
This study investigated how adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSCs) respond to chondrogenic induction using droplet-based single-cell RNA sequencing (scRNA-seq). We analyzed 37,219 high-quality transcripts from control cells and cells induced for 1 week (1W) and 2 weeks (2W). Four distinct cell clusters (0-3), undetectable by bulk analysis, exhibited varying proportions. Cluster 1 dominated in control and 1W cells, whereas clusters (3, 2, and 0) exclusively dominated in control, 1W, and 2W cells, respectively. Furthermore, heterogeneous chondrogenic markers expression within clusters emerged. Gene ontology (GO) enrichment analysis of differentially expressed genes unveiled cluster-specific variations in key biological processes (BP): (1) Cluster 1 exhibited up-regulation of GO-BP terms related to ribosome biogenesis and translational control, crucial for maintaining stem cell properties and homeostasis; (2) Additionally, cluster 1 showed up-regulation of GO-BP terms associated with mitochondrial oxidative metabolism; (3) Cluster 3 displayed up-regulation of GO-BP terms related to cell proliferation; (4) Clusters 0 and 2 demonstrated similar up-regulation of GO-BP terms linked to collagen fibril organization and supramolecular fiber organization. However, only cluster 0 showed a significant decrease in GO-BP terms related to ribosome production, implying a potential correlation between ribosome regulation and the differentiation stages of AT-MSCs. Overall, our findings highlight heterogeneous cell clusters with varying balances between proliferation and differentiation before, and after, chondrogenic stimulation. This provides enhanced insights into the single-cell dynamics of AT-MSCs during chondrogenic differentiation.
Objective: Old World camels are a valuable genetic resource for many countries around the world due to their adaptation to the desert environment. At present, Old World camels have encountered the challenge of unprecedented loss of genetic resources. Through our research, we would reveal the population structure and genetic variation in Old World camel populations, which provides a theoretical basis for understanding the germplasm resources and origin and evolution of different Old World camel populations. Methods: In the present study, we assessed mtDNA control region sequences of 182 individuals from Old World camels to unravel genetic diversity, phylogeography, and demographic dynamics. Results: Thirty-two haplotypes confirmed by 54 polymorphic sites were identified in the 156 sequences, which included 129 domestic and 27 wild Bactrian camels. Meanwhile, 14 haplotypes were defined by 47 polymorphic sites from 26 sequences in the dromedaries. The wild Bactrian camel population showed the lowest haplotype and nucleotide diversity, while the dromedaries investigated had the highest. The phylogenetic analysis suggests that there are several shared haplotypes in different Bactrian camel populations, and that there has been genetic introgression between domestic Bactrian camels and dromedaries. In addition, positive values of Tajima's D and Fu's Fs test demonstrated a decrease in population size and/or balancing selection in the wild Bactrian camel population. In contrast, the negative values of Tajima's D and Fu's Fs test in East Asian Bactrian camel populations explained the demographic expansion and/or positive selection. Conclusion: In summary, we report novel information regarding the genetic diversity, population structure and demographic dynamics of Old World camels. The findings obtained from the present study reveal that abundant genetic diversity occurs in domestic Bactrian camel populations and dromedaries, while there are low levels of haplotype and nucleotide diversity in the wild Bactrian camel population.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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