Jeong, Tae Hyug;Hwang, Tae Kyung;Seo, Yong Bae;Kim, Young Tae
Journal of Life Science
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v.25
no.5
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pp.507-514
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2015
D-Xylulose is phosphorylated to D-xylulose-5-phosphate by D-xylulose kinase before it enters glycolysis via the nonoxidative pentose phosphate pathway. A gene encoding a novel D-xylulose kinase (XK) from K. gwangalliensis strain SJ2 was sequenced and expressed in E. coli. The sequence of the isolated XK gene was 1,419 bp, encoding 472 amino acids. The XK protein was more closely related to the Arthrobacter phenanthrenivorans XK than to the Bifidobacterium catenulatum one, as reflected in the sequence identity (54.9% vs. 38.7%). The XK gene was subcloned into the pCold-II expression vector. The resulting plasmid was transformed into E. coli strain BL21 (DE3) cells and the expression of the recombinant XK protein was induced by the addition of IPTG. The resulting protein was expressed as a fusion protein of approximately 48 kDa containing a N-terminal six-histidine extension that was derived from the expression vector. The expressed protein was homogenized by affinity chromatography and showed enzymatic activity corresponding to D-xylulose kinase. XK enzyme kinetic studies with D-xylulose and ATP showed a Km of 250±20 μM and 1,300±50 μM, respectively. The results obtained from this study will provide a wider knowledge base for the characterization of D-xylulose kinase at the molecular level.
Objective: Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency is the most common human enzyme defect. G6PD plays a key role in the pentose phosphate pathway, which is a major source of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). NADPH provides the reducing equivalents for oxidation-reduction reductions involved in protecting against the toxicity of reactive oxygen species such as $H_2O_2$. We hypothesized that G6PD deficiency may reduce the amount of NADPH in sperms, thereby inhibiting the detoxification of $H_2O_2$, which could potentially affect their motility and viability, resulting in an increased susceptibility to infertility. Methods: Semen samples were obtained from four males with G6PD deficiency and eight healthy males as a control. In both groups, motile sperms were isolated from the seminal fluid and incubated with 0, 10, 20, 40, 60, 80, and $120{\mu}M$ concentrations of $H_2O_2$. After 1 hour incubation at $37^{\circ}C$, sperms were evaluated for motility and viability. Results: Incubation of sperms with 10 and $20{\mu}M\;H_2O_2$ led to very little decrease in motility and viability, but motility decreased notably in both groups in 40, 60, and $80{\mu}M\;H_2O_2$, and viability decreased in both groups in 40, 60, 80, and $120{\mu}M\;H_2O_2$. However, no statistically significant differences were found between the G6PD-deficient group and controls. Conclusion: G6PD deficiency does not increase the susceptibility of sperm to oxidative stress induced by $H_2O_2$, and the reducing equivalents necessary for protection against $H_2O_2$ are most likely produced by other pathways. Therefore, G6PD deficiency cannot be considered as major risk factor for male infertility.
The aim of the study was to determine the effects of Ixeris dentata extract (IDE) on anticancer activity in human breast cancer MDA-MB-231 cells at both cellular and molecular levels. The cells were cultured in the presence of 0, 20, 30 and $40{\mu}g/mL$ Ixeris dentata extract for 24 hours, respectively. At the end of culture, cytochemical analyses for MTT activity, trypan blue dye exclusion, Annexin V-FITC Apoptosis, and radical oxygen species (ROS) were conducted. RT-PCR was also performed to determine whether or not alterations in cell viability affect the Bax/Bcl-2 ratio. MTT assay showed that relative cell viability decreased in a dose-dependent manner (p<0.05). Reduction of cell viability matched well with increased cell membrane permeability as determined by trypan blue dye exclusion test (p<0.05). The rates of intracellular ROS also increased in a similar manner to those of TB-stained cells. There was an associated shift of apoptotic cells from early to late apoptosis between the 30 and $40{\mu}g/mL$. Bax/Bcl-2 ratio significantly increased along with significant decreases in Bcl-2 expression between 30 and $40{\mu}g/mL$ groups (p<0.05). In conclusion, anticancer activity of Ixeris dentata extract is modulated by a reduction in cell viability along with increased membrane permeability, leading to ROS accumulation within cells, and subsequently cell death through an apoptotic pathway that involves Bax and Bcl-2 in human breast cancer MDA-MB-231 cells.
Background: Chong-Myung-Tang (CMT) extract is widely used in Korea as a traditional herbal tonic for increasing memory capacity in high-school students and also for numerous body ailments since centuries. The use of CMT to improve the learning capacity has been attributed to various plant constituents, especially black ginseng, in it. Therefore, in this study, we have first investigated whether black ginseng-enriched CMT extracts affected spatial learning using the Morris water maze (MWM) test. Their molecular mechanism of action underlying improvement of learning and memory was examined in vitro. Methods: We used two types of black ginseng-enriched CMT extracts, designated as CM-1 and CM-2, and evaluated their efficacy in the MWM test for spatial learning behavior and their anti-inflammatory effects in BV2 microglial cells. Results: Our results show that both black ginseng-enriched CMT extracts improved the learning behavior in scopolamine-induced impairment in the water maze test. Moreover, these extracts also inhibited nitric oxide production in BV2 cells, with significant suppression of expression of proinflammatory cytokines, especially inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, and $interleukin-1{\beta}$. The protein expression of mitogen-activated protein kinase and nuclear $factor-{\kappa}B$ pathway factors was also diminished by black ginseng-enriched CMT extracts, indicating that it not only improves the memory impairment, but also acts a potent anti-inflammatory agent for neuroinflammatory diseases. Conclusion: Our research for the first time provides the scientific evidence that consumption of black ginseng-enriched CMT extract as a brain tonic improves memory impairment. Thus, our study results can be taken as a reference for future neurobehavioral studies.
Withaferin A is a steroidal lactone purified from the Indian medicinal plant Withania somnifera. It exhibits a wide variety of activities, including anti-tumor, anti-inflammation, and immunomodulation properties. In this review, we focused on the anti-cancer effects of withaferin A. Withaferin A inhibits cell proliferation, metastasis, invasion, and angiogenesis in cancer cells. Furthermore, it sensitized irradiation, tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)-, and doxorubicin-mediated apoptosis. The results showed that multiple mechanisms were involved in withaferin A-mediated anti-cancer effects. First, withaferin A increased intracellular reactive oxygen species (ROS) production and induced ER stress- and mitochondria-mediated apoptosis. Second, withaferin A inhibited the signaling pathways (Jak/STAT, Akt, Notch, and c-Met), which are important in cell survival, proliferation, and metastasis. Third, it induced apoptosis and inhibited cancer cell migration through the up-regulation of prostate apoptosis protein-4 (Par-4). Finally, withaferin A up-regulated pro-apoptotic protein expression levels through the inhibition of proteasome activity. Our findings suggested that withaferin A is a potential, potent therapeutic agent.
Human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (hADSCs) have therapeutic potential, including the ability to self-renew and differentiate into multiple lineages. Understanding of molecular mechanisms of stem cell differentiation is important for improving the therapeutic efficacies of stem cell transplantation. In this study, we determined the role of nuclear factor of activated T cells (NFAT5) in the osteogenic differentiation of hADSCs. The down-regulation of NFAT5 expression by the transfection of a specific siRNA significantly inhibited osteogenic differentiation of hADSCs and decreased the activity of the nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-${\kappa}B$) promoter without affecting their proliferation and adipogenic differentiation. The inhibition of NFAT5 expression inhibited the basal and Tumor Necrosis Factor ${\alpha}$ (TNF-${\alpha}$) induced activation of NF-${\kappa}B$, but it did not affect TNF-${\alpha}$-induced degradation of the $I{\kappa}B$ protein. These findings indicate that NFAT5 plays an important role in the osteogenic differentiation of hADSCs through the modulation of the NF-${\kappa}B$ pathway.
Sterol regulatory-element binding proteins (SREBPs) are a family of transcription factors that regulate lipid homeostasis and metabolism by controlling the expression of enzymes required for endogenous cholesterol, fatty acid (FA), triacylglycerol, and phospholipid synthesis. The three SREBPs are encoded by two different genes. The SREBP1 gene gives rise to SREBP-1a and SREBP-1c, which are derived from utilization of alternate promoters that yield transcripts in which distinct first exons are spliced to a common second exon. SREBP-2 is derived from a separate gene. Additionally, SREBPs are implicated in numerous pathogenic processes, such as endoplasmic reticulum stress, inflammation, autophagy, and apoptosis. They also contribute to obesity, dyslipidemia, diabetes mellitus, and nonalcoholic fatty liver diseases. Genome-wide analyses have revealed that these versatile transcription factors act as important nodes of biological signaling networks. Changes in cell metabolism and growth are reciprocally linked through SREBPs. Anabolic and growth signaling pathways branch off and connect to multiple steps of SREBP activation and form complex regulatory networks. SREBPs are activated through the PI3K-Akt-mTOR pathway in these processes, but the molecular mechanism remains to be understood. This review aims to provide a comprehensive understanding of the role of SREBPs in physiology and pathophysiology at the cell, organ, and organism levels.
Nitropyrene, the predominant nitropolycyclic hydrocarbon found in diesel exhaust, is a mutagenic and tumorigenic environmental pollutant that requires metabolic activation via nitroreduction and ring oxidation. In order to determine the role of ring oxidation in the mutagenicity of 1-nitropyrene, its oxidative metabolites, 1-nitropyrene 4,5-oxide and 1-nitropyrene 9,10-oxide, were synthesized and their mutation spectra were determined in the coding region of hprt gene of CHO cells by a PCR amplification of reverse-transcribed hprt mRNA, followed by a DNA sequence analysis. A comparison of the two metabolites for mutation frequencies showed that 1-nitropyrene 9,10-oxide was 2-times higher than 1-nitropyrene 4,5-oxide. The mutation spectrum for 1-nitropyrene 4,5-oxide was base substitutions (33/49), one base deletions (11/49) and exon deletions (5/49). In the case of 1-nitropyrene 9,10-oxide, base substitutions (27/50), one base deletions (15/50), and exon deletions (8/50) were observed. Base substitutions were distributed randomly throughout the hprt gene. The majority of the base substitutions in mutant from 1-nitropyrene 4,5-oxide treated cells were $A{\rightarrow}G$ transition (15/33) and $G{\rightarrow}A$ transition (8/33). The predominant base substitution, $A{\rightarrow}G$ transition (11/27) and $G{\rightarrow}A$ transition (8/27), were also observed in mutant from 1-nitropyrene 9,10-oxide treated cells. The mutation at the site of adenine and guanine was consistent with the previous results, where the sites of DNA adduct formed by these compounds were predominant at the sites of purines. A comparison of the mutational patterns between 1-nitropyrene 4,5-oxide and 1-nitropyrene 9,10-oxide showed that there were no significant differences in the overall mutational spectrum. These results indicate that each oxidative metabolite exhibits an equal contribution to the mutagenicity of 1-nitropyrene, and ring oxidation of 1-nitropyrene is an important metabolic pathway to the formation of significant lethal DNA lesions.
Recent studies have indicated that microRNAs (miRNAs) play an important role in hepatocellular carcinoma (HCC) progression. In this study, we showed that miR-766-3p was decreased in approximately 72% of HCC tissues and cell lines, and its low expression level was significantly correlated with tumour size, TNM stage, metastasis, and poor prognosis in HCC. Ectopic miR-766-3p expression inhibited HCC cell proliferation, colony formation, migration and invasion. In addition, we showed that miR-766-3p repressed Wnt3a expression. A luciferase reporter assay revealed that Wnt3a was a direct target of miR-766-3p, and an inverse correlation between miR-766-3p and Wnt3a expression was observed. Moreover, Wnt3a up-regulation reversed the effects of miR766-3p on HCC progression. In addition, our study showed that miR-766-3p up-regulation decreased the nuclear ${\beta}-catenin$ level and expression of Wnt targets (TCF1 and Survivin) and reduced the level of MAP protein regulator of cytokinesis 1 (PRC1). However, these effects of miR-766-3p were reversed by Wnt3a up-regulation. In addition, PRC1 upregulation increased the nuclear ${\beta}-catenin$ level and protein expression of TCF1 and Survivin. iCRT3, which disrupts the ${\beta}-catenin-TCF4$ interaction, repressed the TCF1, Survivin and PRC1 protein levels. Taken together, our results suggest that miR-766-3p down-regulation promotes HCC cell progression, probably by targeting the Wnt3a/PRC1 pathway, and miR-766-3p may serve as a potential therapeutic target in HCC.
Jo, Mi Na;Jung, Ji En;Yoon, Hyun Joo;Chang, Kyung Hoon;Jee, Hee Sook;Kim, Kee-Tae;Paik, Hyun-Dong
Microbiology and Biotechnology Letters
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v.42
no.4
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pp.347-353
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2014
${\beta}$-Glucosidase from Aspergillus usamii KCTC 6954 was used to convert ginsenoside Rb1 to compound K, which has a high bio-functional activity. The enzymatic activities during culturing for 15 days were determined using ${\rho}$-nitrophenyl-${\beta}$-glucopyranoside. The growth rate of the strain and the enzymatic activity were maximized after 6 days (IU; $175.93{\mu}M\;ml^{-1}\;min^{-1}$). The activities were maximized at $60^{\circ}C$ in pH 6.0. During culturing, Rb1 was converted to Rd after 9 d and then finally converted to compound K at 15 d. In the enzymatic reaction, Rb1 was converted to the ginsenoside Rd within 1 h of reaction time and compound K could be detected after 8 h. As a result, this study demonstrates that $Rb1{\rightarrow}Rd{\rightarrow}F2{\rightarrow}$compound K is the main metabolic pathway catalyzed by ${\beta}$-glucosidase and that ${\beta}$-glucosidase is a feasible option for the development of specific bioconversion processes to obtain minor ginsenosides such as Rd and compound K.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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