Caffeine has both positive and negative effects on physiological functions in a dose-dependent manner. C. elegans has been used as an animal model to investigate the effects of caffeine on development. Caffeine treatment at a high dose (30 mM) showed detrimental effects and caused early larval arrest. We performed a comparative proteomic analysis to investigate the mode of action of high-dose caffeine treatment in C. elegans and found that the stress response proteins, heat shock protein (HSP)-4 (endoplasmic reticulum [ER] chaperone), HSP-6 (mitochondrial chaperone), and HSP-16 (cytosolic chaperone), were induced and their expression was regulated at the transcriptional level. These findings suggest that high-dose caffeine intake causes a strong stress response and activates all three stress-response pathways in the worms, including the ER-, mitochondrial-, and cytosolic pathways. RNA interference of each hsp gene or in triple combination retarded growth. In addition, caffeine treatment stimulated a food-avoidance behavior (aversion phenotype), which was enhanced by RNAi depletion of the hsp-4 gene. Therefore, up-regulation of hsp genes after caffeine treatment appeared to be the major responses to alleviate stress and protect against developmental arrest.
Desmarestia japonica (Phaeophyceae, Desmarestiales) was recently established from the Japanese ligulate Desmarestia and is morphologically similar to D. ligulata. This species has been reported only from Japan. However, the taxonomic reports based on additional regional distributions are needed to clarify this taxonomic entity and its species boundaries. Because Desmarestia species have restricted distributions in Korea, we reexamined herbarium specimens of D. ligulata deposited at the National Institute of Biological Resources (South Korea). To improve the amplification efficiency of the polymerase chain reaction and avoid contamination by the DNA of other organisms, we developed taxon-specific molecular markers suitable for DNA barcoding of Desmarestia species. Nuclear ribosomal small subunit RNA (18S rDNA) and mitochondrial cytochrome c oxidase 1 (cox1) regions were selected as target DNA. As a result, both were successfully isolated from herbarium specimens of D. japonica acquired over 10 years. These molecular markers provide useful genetic information for herbarium specimens for which conventional molecular analysis is challenging.
Objective: Skeletal muscle is a crucial tissue from the perspectives of mitochondrial dysfunction and insulin resistance, it is formed by myogenesis which is dynamic multistep process to be myotubes. The authors could found that root of Atractylodes macrocephala Koidzumi (Atractylodis Rhizoma Alba, ARA) enhanced glucose and lipid metabolism in C2C12 myotubes via mitochondrial regulation. However its action in myogenesis process is not known. The aim of this work was the study of ARA on proliferation, differentiation and hypertrophy in C2C12 cells. Methods: To study proliferation phase, cells were incubated in growth medium with or without ARA (0.2 or 1.0 mg/ml) for 24 hours. To examine differentiation, at 70% confluence, cells were transferred in differentiation medium both with/without ARA (0.2 or 1.0 mg/ml) for 96 hours. And after 72 hours of differentiation, cells were treated with or without ARA (0.2 or 1.0 mg/ml) for 24 hours, the genesis of hypertrophy in myotubes were analyzed. Results: In proliferation phase, ARA could make difference in morphologic examination. In differentiation phase, it also made morphologic difference furthermore ARA (1.0 mg/ml) increased mRNA expressions of Myogenic regulatory factors and muscle-specific proteins synthesis. In late differentiation, ARA induced hypertrophic morphological changes in neo-formed myotubes. Conclusions: ARA might control cell cycle promoting myogenesis and hypertrophy in C2C12 cells.
We have previously shown that 2,4,3',5'-tetramethoxystilbene (TMS), a trans-stilbene analogue, induces apoptosis in human cancer cells. However, the detailed mechanisms of mitochondria-dependent apoptosis induced by TMS are not fully understood. In the present study, the possible roles of annexin A5 in TMS-mediated apoptosis were investigated in MCF7 human breast cancer cells. Quantitative real-time PCR analysis and Western blot analysis showed that the expression of annexin A5 was strongly increased in TMS-treated cells. TMS caused a strong translocation of annexin A5 from cytosol into mitochondria. Confocal laser scanning microscopic analysis clearly showed that TMS induced translocation of annexin A5 into mitochondria. TMS increased the expression and oligomerization of voltage-dependent anion channel (VDAC) 1, which may promote mitochondria-dependent apoptosis through disruption of mitochondrial membrane potential. When cells were treated with TMS, the levels of Bax, and Bak as well as annexin A5 were strongly enhanced. Moreover, we found that the cytosolic release of apoptogenic factors such as cytochrome c, or apoptosis-inducing factor (AIF) in mitochondria was markedly increased. Annexin A5 depletion by siRNA led to decreased proapoptotic factors such as Bax, Bak, and annexin A5. Taken together, our results indicate that annexin A5 may play an important role in TMS-mediated mitochondrial apoptosis through the regulation of proapoptotic proteins and VDAC1 expression.
Background: Panax ginseng Meyer is known as a conventional herbal medicine, and ginsenoside Rg1, a steroid glycoside, is one of its components. Although Rg1 has been proved to have an antiobesity effect, the mechanism of this effect and whether it involves adipose browning have not been elucidated. Methods: 3T3-L1 and subcutaneous white adipocytes from mice were used to access the thermogenic effect of Rg1. Adipose mitochondria and uncoupling protein 1 (UCP1) expression were analyzed by immunofluorescence. Protein level and mRNA of UCP1 were also evaluated by Western blotting and realtime polymerase chain reaction, respectively. Results: Rg1 dramatically enhanced expression of brown adipocyte-especific markers, such as UCP1 and fatty acid oxidation genes, including carnitine palmitoyltransferase 1. In addition, it modulated lipid metabolism, activated 5' adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase, and promoted lipid droplet dispersion. Conclusions: Rg1 increases UCP1 expression and mitochondrial biogenesis in 3T3-L1 and subcutaneous white adipose cells isolated from C57BL/6 mice. We suggest that Rg1 exerts its antiobesity effects by promoting adipocyte browning through activation of the AMP-activated protein kinase pathway.
Rajina Shakya;Mi Ran Byun;Sang Hoon Joo;Kyung-Soo Chun;Joon-Seok Choi
Biomolecules & Therapeutics
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제31권6호
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pp.692-699
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2023
The lack of molecular targets hampers the treatment of triple-negative breast cancer (TNBC). In this study, we determined the cytotoxicity of domperidone, a dopamine D2 receptor (DRD2) antagonist in human TNBC BT-549 and CAL-51 cells. Domperidone inhibited cell growth in a dose- and time-dependent manner. The annexin V/propidium iodide staining showed that domperidone induced apoptosis. The domperidone-induced apoptosis was accompanied by the generation of mitochondrial superoxide and the down-regulation of cyclins and CDKs. The apoptotic effect of domperidone on TNBC cells was prevented by pre-treatment with Mito-TEMPO, a mitochondria-specific antioxidant. The prevention of apoptosis with Mito-TEMPO even at concentrations as low as 100 nM, implies that the generation of mitochondrial ROS mediated the domperidone-induced apoptosis. Immunoblot analysis showed that domperidone-induced apoptosis occurred through the down-regulation of the phosphorylation of JAK2 and STAT3. Moreover, domperidone downregulated the levels of D2-like dopamine receptors including DRD2, regardless of their mRNA levels. Our results support further development of DRD2 antagonists as potential therapeutic strategy treating TNBC.
Soo-Jung Chang;Jang-Seu Ki;Won-Duk Yoon;Ga-Eun Jun
Animal Systematics, Evolution and Diversity
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제39권4호
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pp.264-271
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2023
The edible jellyfish Rhopilema esculentum occurs in waters throughout northeastern Asia, including in Korea, China, and Japan. In Korean waters, R. esculentum has appeared in two regions (Gangwha and Muan). Based on the appearance of young medusae and coastal distribution records, these two regions may be key R. esculentum breeding sites. In the present study, we investigate and compare the genetic structure of R. esculentum in the two regions using mitochondrial sequences (16S ribosomal RNA and cytochrome c oxidase subunit I). The genetic diversity of the R. esculentum population at Ganghwa exceeded that of the population at Muan. Despite considerable geographic separation (400 km) between the two regions(Gangwha and Muan), our haplotype network suggests that the Gangwha and Muan populations of R. esculentum are related. The simple and monotonous genetic structure of the Muan population shows that R. esculentum emergence is relatively recent. In contrast, the Gangwha population shows evolution. Moreover, jellyfish of the Gangwha population are genetically diverse and remain constant despite environmental fluctuations in the Han River. The Gangwha area is considered to be the old origin of R. esculentum in Korea.
The thioredoxin (Trx) system is an important enzymatic complex involved in cellular redox homeostasis. Arsenic trioxide (ATO; As2O3) is known to trigger cell death in vascular smooth muscle cells (VSMCs) via oxidative stress. In the present study, the effects of changes in thioredoxin 1 (Trx1) and Trx reductase1 (TrxR1) on cell growth, death, reactive oxygen species (ROS), and glutathione (GSH) levels were evaluated in ATO-treated human pulmonary artery smooth muscle cells (HPASMCs). ATO inhibited growth and induced cell death in the HPASMCs at 24 h. Overexpression of Trx1 and TrxR1 using adenoviruses attenuated cell growth inhibition caused by ATO and partially prevented cell death. ATO increased ROS levels including the mitochondrial superoxide anion (O2•-) at 5 min. Administration of adTrx1 or adTrxR1 reduced the increased mitochondrial O2•- level in these cells. HPASMCs treated with Trx1 or TrxR1 siRNA showed increases in ROS levels with or without treatment of ATO at 5 min. Although ATO transiently increased GSH levels at 5 min, Trx1 and TrxR1 siRNAs reduced the increased GSH levels in these cells. In addition, PX-12 (a Trx1 inhibitor) and auranofin (a TrxR1 inhibitor) diminished the cellular metabolism in HPASMCs at 4 h, accompanied by an increase in ROS level and a decrease in GSH level. In conclusion, upregulation of Trx1 and TrxR1 somewhat decreased cell growth inhibition and death in ATO-treated HPASMCs, which was accompanied by reduced oxidative stress.
Kim, Eun-Jin;Jung, Young-Ja;Kang, Shin-Jung;Chang, Seung-Yup;Huh, Keun;Nam, Doo-Hyun
BMB Reports
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제34권2호
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pp.114-117
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2001
Cervi Parvum Cornu is widely used as a hemopoietic, tonifying, growth-promoting, cardiotonic, and immuno-modulating agent in Korea. In order to develop the quality control method of Cervi Parvum Cornu by the identification of the biological source or origin, the molecular approach was applied using PCR (polymerase chain reaction) and PCR-RFLF (PCR-restriction fragment length polymorphism) analysis. In the PCR analysis of the mitochondrial 12S rRNA gene and cytochrome b gene regions, no distinctive DNA bands from Cervidae (deer) antlers and Rangifer (reindeer) antlers were observed. However, when the amplified products in the mitochondrial cytochrome b gene region were subjected to restriction digestion with TaqI, Cervidae antlers showed an undigested state of 380 by band, differently from two bands of 230 by and 1S0 by from Rangifer antlers. Based on this finding, the base sequences of amplified PCR products in the range of mitochondria) cytochrome b gene from Cervidae antlers and Rangifer antlers were determined and subjected to restriction analysis by various endonucleases. The results showed that antlers from Rangifer species could be simply discriminated with other antlers from 8 Cervidae species (Chinese deer, Russian deer, Hong Kong deer, New Zealand deer, Kazakhstan deer, elk, red deer and Sika deer) by PCR-RFLP analysis using AtuI, HaeIII, HpaII or Sau3AI(MboI) as well as TaqI in the range of the mitochondrial cytochrome b gene.
Recent evidence has revealed the occurrence of an apoptotic phenotype in Candida albicans that is inducible with environmental stresses such as acetic acid, hydrogen peroxide, and amphotericin B. In the present study, we found that the Chinese herbal medicine Baicalein (BE), which was one of the skullcapflavones, can induce apoptosis in C. albicans. The apoptotic effects of BE were detected by flow cytometry using Annexin V-FITC and DAPI, and it was confirmed by transmission electron microscopy analysis. After exposure to 4 ${\mu}g$/ml BE for 12 h, about 10% of C. albicans cells were apoptotic. Both the increasing intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) and upregulation of some redox-related genes (CAP1, SOD2, TRR1) were observed. Furthermore, we compared the survivals of CAP1 deleted, wild-type, and overexpressed strains and found that Cap1p attenuated BE-initiated cell death, which was coherent with a higher mRNA level of the CAP1 gene. In addition, the mitochondrial membrane potential of C. albicans cells changed significantly (p<0.001) upon BE treatment compared with control. Taken together, our results indicated that BE treatment induced apoptosis in C. albicans cells, and the apoptosis was associated with the breakdown of mitochondrial membrane potential.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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