Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a type of progressive lung disease, featured by airflow obstruction. Recently, a comprehensive analysis of the transcriptome in lung tissue of COPD patients was performed, but the heterogeneity of the sample was not seriously considered in characterizing the mechanistic dysregulation of COPD. Here, we established a new transcriptome analysis pipeline using a deconvolution process to reduce the heterogeneity and clearly identified that these transcriptome data originated from the mild or moderate stage of COPD patients. Differentially expressed or co-expressed genes in the protein interaction subnetworks were linked with mitochondrial dysfunction and the immune response, as expected. Computational protein localization prediction revealed that 19 proteins showing changes in subcellular localization were mostly related to mitochondria, suggesting that mislocalization of mitochondria-targeting proteins plays an important role in COPD pathology. Our extensive evaluation of COPD transcriptome data could provide guidelines for analyzing heterogeneous gene expression profiles and classifying potential candidate genes that are responsible for the pathogenesis of COPD.
Kim, Min Yeong;Choi, Eun Ok;HwangBo, Hyun;Kwon, Da He;Ahn, Kyu Im;Kim, Hong Jae;Ji, Seon Yeong;Hong, Su-Hyun;Jeong, Jin-Woo;Kim, Gi Young;Park, Cheol;Choi, Yung Hyun
Nutrition Research and Practice
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v.12
no.2
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pp.129-134
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2018
BACKGROUND/OBJECTIVES: Although several recent studies have reported the anti-cancer effects of extracts or components of Citrus unshiu peel, which has been used for various purposes in traditional medicine, the molecular mechanisms for their effects remain unclear. In the present study, the anti-cancer activity of a water-soluble extract of C. unshiu peel (WECU) in MDA-MB-231 human breast carcinoma cells at the level of apoptosis induction was investigated. MATERIALS/METHODS: Cytotoxicity was evaluated using the MTT assay. Apoptosis was detected using DAPI staining and flow cytometry analyses. Mitochondrial membrane potential, reactive oxygen species (ROS) assay, caspase activity and Western blotting were used to confirm the basis of apoptosis. RESULTS: The results indicated that WECU-induced apoptosis was related to the activation of caspase-8, and -9, representative initiator caspases of extrinsic and intrinsic apoptosis pathways, respectively, and caspase-3 accompanied by proteolytic degradation of poly(ADP-ribose) polymerase and down-regulation of the inhibitors of apoptosis protein family members. WECU also increased the pro-apoptotic BAX to anti-apoptotic BCL-2 ratio, loss of mitochondrial membrane potential and cytochrome c release from mitochondria to cytoplasm. Furthermore, WECU provoked the generation of ROS, but the reduction of cell viability and induction of apoptosis by WECU were prevented when ROS production was blocked by antioxidant N-acetyl cysteine. CONCLUSIONS: These results suggest that WECU suppressed proliferation of MDA-MB-231 cells by activating extrinsic and intrinsic apoptosis pathways in a ROS-dependent manner.
Hanna Lee;Ok-Yi Jeong;Hee Jin Park;Sung-Lim Lee;Eun-yeong Bok;Mingyo Kim;Young Sun Suh;Yun-Hong Cheon;Hyun-Ok Kim;Suhee Kim;Sung Hak Chun;Jung Min Park;Young Jin Lee;Sang-Il Lee
IMMUNE NETWORK
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v.23
no.6
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pp.45.1-45.22
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2023
Interstitial lung disease (ILD) involves persistent inflammation and fibrosis, leading to respiratory failure and even death. Adult tissue-derived mesenchymal stem cells (MSCs) show potential in ILD therapeutics but obtaining an adequate quantity of cells for drug application is difficult. Daewoong Pharmaceutical's MSCs (DW-MSCs) derived from embryonic stem cells sustain a high proliferative capacity following long-term culture and expansion. The aim of this study was to investigate the therapeutic potential of DW-MSCs in experimental mouse models of ILD. DW-MSCs were expanded up to 12 passages for in vivo application in bleomycin-induced pulmonary fibrosis and collagen-induced connective tissue disease-ILD mouse models. We assessed lung inflammation and fibrosis, lung tissue immune cells, fibrosis-related gene/protein expression, apoptosis and mitochondrial function of alveolar epithelial cells, and mitochondrial transfer ability. Intravenous administration of DWMSCs consistently improved lung fibrosis and reduced inflammatory and fibrotic markers expression in both models across various disease stages. The therapeutic effect of DW-MSCs was comparable to that following daily oral administration of nintedanib or pirfenidone. Mechanistically, DW-MSCs exhibited immunomodulatory effects by reducing the number of B cells during the early phase and increasing the ratio of Tregs to Th17 cells during the late phase of bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Furthermore, DW-MSCs exhibited anti-apoptotic effects, increased cell viability, and improved mitochondrial respiration in alveolar epithelial cells by transferring their mitochondria to alveolar epithelial cells. Our findings indicate the strong potential of DW-MSCs in the treatment of ILD owing to their high efficacy and immunomodulatory and anti-apoptotic effects.
Lee, Soon Jeong;Jee, Bo Young;Son, Maeng-Hyun;Lee, Sang-Rae
ALGAE
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v.32
no.2
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pp.155-160
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2017
Red rot disease has caused a major decline in Pyropia (Nori) crop production in Korea, Japan, and China. To date, only Pythium porphyrae (Pythiales, Oomycetes) has been reported as the pathogen causing red rot disease in Pyropia yezoensis (Rhodophyta, Bangiales). Recently, Pythium chondricola was isolated from the infected blades of Py. yezoensis during molecular analyses using the mitochondrial cox1 region. In this study, we evaluated the pathogenicity of P. chondricola as an algal pathogen of Py. yezoensis. Moreover, a new cox2 marker was developed with high specificity for Pythium species. Subsequent to re-inoculation, P. chondricola successfully infected Py. yezoensis blades, with the infected regions containing symptoms of red rot disease. A novel cox2 marker successfully isolated the cox2 region of Pythium species from the infected blades of Py. yezoensis collected from Pyropia aquaculture farms. cox2 sequences showed 100% identity with that of P. chondricola (KJ595354) and 98% similarity with that of P. porphyrae (KJ595377). The results of the pathogenicity test and molecular analysis confirm that P. chondricola is a new algal pathogen causing red rot disease in Pyropia species. Moreover, it could also suggest the presence of cryptic biodiversity among Korean Pythium species.
Kim, Bo Gyu;Lee, A ram;Lee, Bo Young;Shim, Sungbo;Moon, Dong kyu;Hwang, Sun-Chul;Byun, June-Ho;Woo, Dong Kyun
Journal of Life Science
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v.28
no.12
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pp.1455-1460
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2018
Due to a rapidly expanding aging population, the incidence of degenerative bone disease has increased, and efforts to handle the issue using regenerative medicine have become more important. In order to control various bone diseases such as osteoarthritis and osteoporosis, regenerative medicine utilizing adult stem cells has been extensively studied. And it is now clear that the mitochondrial energy metabolism, oxidative phosphorylation, is important for the process of stem cell differentiation. Interestingly, a recent study reported that salicylate promotes mitochondrial biogenesis by regulating the expression of $PGC-1{\alpha}$ in murine cells. However, the possible effects of salicylate on osteogenic differentiation through increased mitochondrial biogenesis in stem cells remain unknown. Thus, here we investigated whether salicylate could influence osteogenic differentiation and mitochondrial biogenesis of periosteum-derived mesenchymal stem cells (POMSCs). We found that salicylate treatments of POMSCs undergoing osteogenic differentiation increased the activity of alkaline phosphatase, a well-known early marker of bone cell differentiation. In addition, we observed that mitochondrial mass was increased by salicylate treatments in POMSCs. Together, these results indicate that salicylate can enhance osteogenic differentiation and mitochondrial biogenesis in POMSCs. Therefore, the findings in this study suggest that small molecules augmenting mitochondrial function such as salicylate can be a novel modulator for osteogenic differentiation and regenerative medicine.
Aristolochic acid (AA), extracted from Aristolochiaceae plants, plays an essential role in traditional herbal medicines and is used for different diseases. However, AA has been found to be nephrotoxic and is known to cause aristolochic acid nephropathy (AAN). AA-induced acute kidney injury (AKI) is a syndrome in AAN with a high morbidity that manifests mitochondrial damage as a key part of its pathological progression. Melatonin primarily serves as a mitochondria-targeted antioxidant. However, its mitochondrial protective role in AA-induced AKI is barely reported. In this study, mice were administrated 2.5 mg/kg AA to induce AKI. Melatonin reduced the increase in Upro and Scr and attenuated the necrosis and atrophy of renal proximal tubules in mice exposed to AA. Melatonin suppressed ROS generation, MDA levels and iNOS expression and increased SOD activities in vivo and in vitro. Intriguingly, the in vivo study revealed that melatonin decreased mitochondrial fragmentation in renal proximal tubular cells and increased ATP levels in kidney tissues in response to AA. In vitro, melatonin restored the mitochondrial membrane potential (MMP) in NRK-52E and HK-2 cells and led to an elevation in ATP levels. Confocal immunofluorescence data showed that puncta containing Mito-tracker and GFP-LC3A/B were reduced, thereby impeding the mitophagy of tubular epithelial cells. Furthermore, melatonin decreased LC3A/B-II expression and increased p62 expression. The apoptosis of tubular epithelial cells induced by AA was decreased. Therefore, our findings revealed that melatonin could prevent AA-induced AKI by attenuating mitochondrial damage, which may provide a potential therapeutic method for renal AA toxicity.
Controlling metabolism throughout life is a necessity for living creatures, and perturbation of energy balance elicits disorders such as type-2 diabetes mellitus and cardiovascular disease. $Ca^{2+}$ plays a key role in regulating energy generation. $Ca^{2+}$ homeostasis of the endoplasmic reticulum (ER) lumen is maintained through the action of $Ca^{2+}$ channels and the $Ca^{2+}$ ATPase pump. Once released from the ER, $Ca^{2+}$ is taken up by mitochondria where it facilitates energy metabolism. Mitochondrial $Ca^{2+}$ serves as a key metabolic regulator and determinant of cell fate, necrosis, and/or apoptosis. Here, we focus on $Ca^{2+}$ transport from the ER to mitochondria, and $Ca^{2+}$-dependent regulation of mitochondrial energy metabolism.
Benign prostate hyperplasia (BPH) is one of the most common elderly disease, and because of prolonged incubation period and many side effects of medication or surgical interventions, the use of dietary phytochemicals is considered as an effective measure for prevention of BPH. The purpose of this study is to investigate the mechanism of inhibition effect for BPH by flavonoids such as baicalein and kaempferol. BPH cells were collected through biopsy from patients with PSA of 4 or higher, followed by primary culture. In vitro experiments were conducted to evaluate mitochondrial respiration, intracellular reactive oxygen species (ROS) level and expression of inflammatory markers, genes, and anti-oxidants. In conclusion, baicalein and kaempferol have been demonstrated to inhibit BPH through lowering ROS, thereby reducing inflammation triggers, and reduced inflammation. This study is expected to be helpful in the development of flavonoids that have a clinical effect on suppressing BPH.
Because of an increased number of Acanthamoeba keratitis (AK) along with associated disease burdens, medical professionals have become more aware of this pathogen in recent years. In this study, by analyzing both the nuclear 18S small subunit ribosomal RNA (18S rRNA) and mitochondrial 16S rRNA gene loci, 27 clinical Acanthamoeba strains that caused AK in Japan were classified into 3 genotypes, T3 (3 strains), T4 (23 strains), and T5 (one strain). Most haplotypes were identical to the reference haplotypes reported from all over the world, and thus no specificity of the haplotype distribution in Japan was found. The T4 sub-genotype analysis using the 16S rRNA gene locus also revealed a clear subconformation within the T4 cluster, and lead to the recognition of a new sub-genotype T4i, in addition to the previously reported sub-genotypes T4a-T4h. Furthermore, 9 out of 23 strains in the T4 genotype were identified to a specific haplotype (AF479533), which seems to be a causal haplotype of AK. While heterozygous nuclear haplotypes were observed from 2 strains, the mitochondrial haplotypes were homozygous as T4 genotype in the both strains, and suggested a possibility of nuclear hybridization (mating reproduction) between different strains in Acanthamoeba. The nuclear 18S rRNA gene and mitochondrial 16S rRNA gene loci of Acanthamoeba spp. possess different unique characteristics usable for the genotyping analyses, and those specific features could contribute to the establishment of molecular taxonomy for the species complex of Acanthamoeba.
Purpose: Mitochondrial dysfunction can present with various symptoms depending on the organ it has affected. This research tried to analyze the ophthalmologic symptoms and ophthalmologic examination (OE) results in patients with mitochondrial disease (MD). Methods: Seventy-four patients diagnosed with mitochondrial respiratory chain complex defect with biochemical enzyme assay were included in the study. They were divided into 2 groups based on the OE results by funduscopy and were analyzed on the basis of their clinical features, biochemical test results, morphological analysis, and neuroimaging findings. Results: Thirty-seven (50%) of the 74 MD patients developed ophthalmologic symptoms. Abnormal findings were observed in 36 (48.6%) patients during an OE, and 16 (21.6%) of them had no ocular symptoms. Significantly higher rates of prematurity, clinical history of epilepsy or frequent apnea events, abnormal light microscopic findings in muscle pathology, diffuse cerebral atrophy in magnetic resonance imaging, and brainstem hyperintensity and lactate peaks in magnetic resonance spectroscopy were noted in the group with abnormal OE results. Conclusion: Although the ophthalmologic symptoms are not very remarkable in MD patients, an OE is required. When the risk factors mentioned above are observed, a more active approach should be taken in the OE because a higher frequency of ocular involvement can be expected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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