Obesity is a worldwide epidemic as well as being a major risk factor for diabetes, cardiovascular diseases and several types of cancers. Obesity is mainly due to the overgrowth of adipose tissue arising from an imbalance between energy intake and energy expenditure. Adipose tissue, primarily composed of adipocytes, plays a key role in maintaining whole body energy homeostasis. In view of the treatment of obesity and obesity-related diseases, it is critical to understand the detailed signal transduction mechanisms of adipogenic differentiation. Adipogenic differentiation is tightly regulated by many key signal cascades, including insulin signaling. These signal cascades generally transfer or amplify the signal by using serial tyrosine phosphorylations. Thus, protein tyrosine kinases and protein tyrosine phosphatases are closely related to adipogenic differentiation. Compared to protein tyrosine kinases, protein tyrosine phosphatases have received little attention in adipogenic differentiation. This review aims to highlight the involvement of protein tyrosine phosphatases in adipogenic differentiation and the possibility of protein tyrosine phosphatases as drugs to target obesity.
Almost all eukaryotic proteins are subject to post-translational modifications during mitosis and cell cycle, and in particular, reversible phosphorylation being a key event. The recent use of high-throughput experimental analyses has revealed that more than 70% of all eukaryotic proteins are regulated by phosphorylation; however, the mechanism of dephosphorylation, counteracting phosphorylation, is relatively unknown. Recent discoveries have shown that many of the protein phosphatases are involved in the temporal and spatial control of mitotic events, such as mitotic entry, mitotic spindle assembly, chromosome architecture changes and cohesion, and mitotic exit. This implies that certain phosphatases are tightly regulated for timely dephosphorylation of key mitotic phosphoproteins and are essential for control of various mitotic processes. This review describes the physiological and pathological roles of mitotic phosphatases, as well as the versatile role of various protein phosphatases in several mitotic events.
단백질 탈 인산화는 단백질 탈 인산화 효소에 의해 매개되는 과정으로 세포 생존에 매우 중요하다. 단백질 탈 인산화 효소 중에서 최근 CTD (carboxy-terminal domain) 탈 인산화 효소들이 등장하고 있으며 이들에 대한 새로운 생물학적 역할이 밝혀지고 있다. 이 효소의 그룹에는CTD 탈 인산화 효소 1(CTDP1), CTD 소형 탈 인산화 효소 1(CTDSP1), CTD 소형 탈 인산화 효소 2(CTDSP2), CTD 소형 탈 인산화 효소 유사(CTDSPL), CTD 소형 탈 인산화 효소 유사 2(CTDSPL2), CTD 핵 탈 인산화 효소(CTDNEP1) 및 유비퀴틴 유사 도메인 함유CTD 탈 인산화 효소 1(UBLCP1)들이 존재한다. CTDP1은 RNA 중합 효소 II (RNAPII)의 CTD의 두 번째 인산화 된 세린을 탈 인산화 시키고, CTDSP1, STDSP2 및 CTDSPL은 RNAPII의 CTD의 다섯 번째 인산화 된 세린을 탈 인산화 시킨다. 그리고 CTDSP1은 SMAD들, CDCA3, Twist1, 종양억제 단백질인 PML, c-Myc과 같은 새로운 기질을 탈 인산화 시키는 것으로 밝혀지고 있다. CTDP1은 유사 분열 조절 및 암세포 성장과 관련이 있다. CTDSP1, CTDSP2 및 CTDSPL은 종양 억제 기능 및 줄기 세포 분화와 관련이 있다. CTDNEP1은 LIPIN1을 탈 인산화 시키고 핵막 형성과 관련이 있다. CTDSPL2는 조혈 줄기 세포 분화와 관련이 있다. UBLCP1은 26S 프로테아좀을 탈 인산화 시키고 핵 프로테아좀 활성 조절과 관련이 있다. 결론적으로, CTD 탈 인산화 효소의 새로운 기능과 역할은 최근의 연구에서 밝혀지고 있으며, 이 리뷰는 CTD 탈 인산화 효소의 새롭게 밝혀진 역할들을 요약하고자 정리한 것이다.
The modification of proteins by reversible phosphorylation is a key mechanism in the regulation of various physiological functions. Abnormal protein kinase or phosphatase activity can cause disease by altering the phosphorylation of critical proteins in normal cellular and disease processes. Alzheimer' disease (AD), typically occurring in the elderly, is an irreversible, progressive brain disorder characterized by memory loss and cognitive decline. Accumulating evidence suggests that protein kinase and phosphatase activity are altered in the brain tissue of AD patients. Tau is a highly recognized phosphoprotein that undergoes hyperphosphorylation to form neurofibrillary tangles, a neuropathlogical hallmark with amyloid plaques in AD brains. This study is a brief overview of the altered protein phosphorylation pathways found in AD. Understanding the molecular mechanisms by which the activities of protein kinases and phosphatases are altered as well as the phosphorylation events in AD can potentially reveal novel insights into the role aberrant phosphorylation plays in the pathogenesis of AD, providing support for protein phosphorylation as a potential treatment strategy for AD.
Reddy, Rallabandi Harikrishna;Kim, Hackyoung;Cha, Seungbin;Lee, Bongsoo;Kim, Young Jun
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권5호
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pp.878-895
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2017
Phosphorylation, a critical mechanism in biological systems, is estimated to be indispensable for about 30% of key biological activities, such as cell cycle progression, migration, and division. It is synergistically balanced by kinases and phosphatases, and any deviation from this balance leads to disease conditions. Pathway or biological activity-based abnormalities in phosphorylation and the type of involved phosphatase influence the outcome, and cause diverse diseases ranging from diabetes, rheumatoid arthritis, and numerous cancers. Protein tyrosine phosphatases (PTPs) are of prime importance in the process of dephosphorylation and catalyze several biological functions. Abnormal PTP activities are reported to result in several human diseases. Consequently, there is an increased demand for potential PTP inhibitory small molecules. Several strategies in structure-based drug designing techniques for potential inhibitory small molecules of PTPs have been explored along with traditional drug designing methods in order to overcome the hurdles in PTP inhibitor discovery. In this review, we discuss druggable PTPs and structure-based virtual screening efforts for successful PTP inhibitor design.
$H_2O_2$, as an example of oxidative stress, induces cardiac myocyte apoptosis. Bcl-2 family proteins are key regulators of the apoptotic response while their functions can be regulated by post-translational modifications including phosphorylation, dimerization or proteolytic cleavage. In this study, we examined the role of various protein kinases in regulating total BAD protein levels in adult rat cardiac myocytes undergoing apoptosis. Stimulation with 0.1 mM $H_2O_2$, which induces apoptosis, resulted in a marked down-regulation of BAD protein, which is attributed to cleavage by caspases since it can be restored in the presence of a general caspase inhibitor. Inhibition of PKC, p38-MAPK, ERK1/2 and PI-3-K did not influence the reduced BAD protein levels observed after stimulation with $H_2O_2$. On the contrary, inhibition of PKA or specifically $PKC{\delta}$ resulted in up-regulation of BAD. Decreased caspase 3 activity was observed in $H_2O_2$ treated cells after inhibition of PKA or $PKC{\delta}$ whereas inhibition of PKA also resulted in improved cell survival. Furthermore, addition of okadaic acid to inhibit selected phosphatases resulted in enhanced BAD cleavage. These data suggest that, during oxidative stress-induced cardiac myocyte apoptosis, there is a caspase-dependent down-regulation of BAD protein, which seems to be regulated by coordinated action of PKA, $PKC{\delta}$ and phosphatases.
Synthetic color additives approved for general food use are sixteen in European Union, seven in U. S. A. and twelve in Japan. Twelve food dyes were examined for their inhibitory potency against human protein tyrosine phosphatases (PTPases). Half of the food colorants inhibited PTPases significantly and three of them were potent inhibitors with low micromolar IC50 values. Also examined were the synthetic dyes structurally similar but not allowed in food. Some of them were potent inhibitors of PTPases. Considering the importance of PTPases in cellular signal transduction, inhibition of PTPases by food colorants might cause harmful effects in human health.
Faithful transmission of genetic information depends on accurate chromosome segregation as cells exit from mitosis, and errors in chromosomal segregation are catastrophic and may lead to aneuploidy which is the hallmark of cancer. In eukaryotes, an elaborate molecular control system ensures proper orchestration of events at mitotic exit. Phosphorylation of specific tyrosyl residues is a major control mechanism for cellular proliferation and the activities of protein tyrosine kinases and phosphatases must be integrated. Although mitotic kinases are well characterized, phosphatases involved in mitosis remain largely elusive. Here we identify a novel variant of mouse protein tyrosine phosphatase containing domain 1 (Ptpcd1), that we named Ptpcd2. Ptpcd1 is a Cdc14 related centrosomal phosphatase. Our newly identified Ptpcd2 shared a significant homology to yeast Cdc14p (34.1%) and other Cdc14 family of phosphatases. By subcellular fractionation Ptpcd2 was found to be enriched in the cytoplasm and nuclear pellets with catalytic phosphatase activity. By means of immunofluorescence, Ptpcd2 was spatiotemporally regulated in a cell cycle dependent manner with cytoplasmic abundance during mitosis, followed by nuclear localization during interphase. Overexpression of Ptpcd2 induced mitotic exit with decreased levels of some mitotic markers. Moreover, Ptpcd2 failed to colocalize with the centrosomal marker ${\gamma}$-tubulin, suggesting it as a non-centrosomal protein. Taken together, Ptpcd2 phosphatase appears a non-centrosomal variant of Ptpcd1 with probable mitotic functions. The identification of this new phosphatase suggests the existence of an interacting phosphatase network that controls mammalian mitosis and provides new drug targets for anticancer modalities.
Kim, Youn-Uck;Kim, Youn-Hwoan;An, Duek -Jun;Kwon, Hyuk-Chu
Journal of Microbiology
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제39권4호
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pp.314-320
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2001
Macrophages stimulated by lipopolysaccharide(LPS) from gram negative bacteria undergo activation of a group of immediate early genes including Rantes. The mouse Rantes gene promoter region contains an LPS rsponsive element(LPE) We detected 3 specific bands termed B1, B2 and 3 formed by the interaction of the LPE and proteins found in LPS-stimulated RAW 367.7 cells. An additional band B4 was determined to be an Ap-1 binding protein. The B1 band appears within 1 hour of LPS nuclear extracts from LPS-stimulation, and this protein kinase enhances B1 and formation. The B1 band can be converted to band B2/B3 by adding specific heparin column fraction purified Ser/Thr specific protein phosphatases PP-1 and PP-2A can stimulate the same conversion to about the same extent. Thus, the formation of the LRE sequence binding complex appears to be regulated by Ser/Thr protein kinase and one or more Ser/Thr specific phosphatases. At least four proteins are involved in the trgulation of the LRE-dependent Rants experssion: two binding factors that bind directly to the target sequences. and two factors that control their binding. The future purification and characterization of these binding pro-teins will reveal in detail the mechanism of Rantes gene activation after LPS stimulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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