Mitochondrial biogenesis is a complex process requiring coordinated expression of nuclear and mitochondrial genomes. The peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1-alpha (PGC-$1{\alpha}$) is a key regulator of mitochondrial biogenesis, and it controls mitochondrial DNA (mtDNA) replication within diverse tissues, including muscle tissue. The aim of this study was to investigate the effects of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) on mtDNA copy number and PGC-$1{\alpha}$ promoter activity in $C_2C_{12}$ muscle cells. mtDNA copy number and mRNA levels of genes related to mitochondrial biogenesis such as PGC-$1{\alpha}$, nuclear respiratory factor 1 (NRF1) and mitochondrial transcription factor A (Tfam) were assayed by quantitative real-time PCR. The PGC-$1{\alpha}$ promoter from -970 to +412 bp was subcloned into the pGL3-basic vector, which includes a luciferase reporter gene. Both EPA and DHA significantly increased mtDNA copy number, dose and time dependently, and up-regulated mRNA levels of PGC-$1{\alpha}$, NRF1, and Tfam. Furthermore, EPA and DHA stimulated PGC-$1{\alpha}$ promoter activity in a dose-dependent manner. These results suggest that EPA and DHA may modulate mitochondrial biogenesis, which was partially associated with increased mtDNA replication and PGC-$1{\alpha}$ gene expression in $C_2C_{12}$ muscle cells.
Na, Yeon Kyung;Hong, Hae Sook;Lee, Won Kee;Kim, Young Hun;Kim, Dong Sun
Molecules and Cells
/
제38권5호
/
pp.452-456
/
2015
Obesity is the fifth leading risk for death globally, and a significant challenge to global health. It is a common, complex, non-malignant disease and develops due to interactions between the genes and the environment. DNA methylation can act as a downstream effector of environmental signals; analysis of this process therefore holds substantial promise for identifying mechanisms through which genetic and environmental factors jointly contribute to disease risk. To assess the effects of excessive weight and obesity on gene-specific methylation levels of promoter regions, we determined the methylation status of four genes involved in inflammation and oxidative stress [interleukin 6 (IL6), tumor necrosis factor ${\alpha}$ ($TNF{\alpha}$), mitochondrial transcription factor A (TFAM), and glucose transport 4 (GLUT4)] in blood cell-derived DNA from healthy women volunteers with a range of body mass indices (BMIs) by methylation-specific PCR. Interestingly, the samples from obese individuals ($BMI{\geq}30kg/m^2$) showed significantly increased hypermethylation for IL6 gene compared to normal weight ($BMI<23kg/m^2$) and overweight sample ($23kg/m^2{\leq}BMI<30kg/m^2$) (P = 0.034 and P = 0.026). However there was no statistically significant difference in promoter methylation of the other 3 genes between each group. These findings suggest that aberrant DNA methylation of IL6 gene promoter may play an important role in the etiology and pathogenesis of obesity and IL6 methylation could be used as molecular biomarker for obesity risk assessment. Further studies are required to elucidate the potential mechanisms underlying this relationship.
Objective : The present study was conducted to investigate the effects of Chaenomelis Fructus (CF) on the regulation of biogenesis in C2C12 mouse skeletal muscle cells. Methods : C2C12 myoblasts were differentiated into myotubes in 2% horse serum-containing medium for 5 days, and then treated with CF extract at different concentrations for 48 hr. The expression of muscle differentiation markers, myogenin and myosin heavy chain (MHC) and mitochondrial biogenesis-regulating factors, peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1alpha (PGC1α), sirtuin1 (Sirt1), nuclear respiratory factor1 (NRF1) and transcription factor A, mitochondrial (TFAM), and the phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK) and acetyl-CoA carboxylase (ACC) were determined in C2C12 myotubes by reverse transcriptase (RT)-polymerase chain reaction (RT-PCR) and western blot, respectively. The cellular glucose levels and total ATP contents were measured by cellular glucose uptake and ATP assays, respectively. Results : Treatment with CF extract (0.01, 0.02, and 0.05 mg/㎖) significantly increased the expression of MHC protein in C2C12 myotubes compared with non-treated cells. CF extract significantly increased the expression of PGC1α and TFAM in the myotubes. Also, CF extract significantly increased glucose uptake levels and ATP contents in the myotubes. Conclusion : CF extract can stimulate C2C12 myoblasts differentiation into myotubes and increase energy production through upregulation of the expression of mitochondrial biogenetic factors in C2C12 mouse skeletal muscle cell. This suggests that CF can help to improve skeletal muscle function with stimulation of the energy metabolism.
극심한 스트레스, 서구화된 식습관, 불규칙한 생활리듬 등에 의한 부족한 신체활동은 체력을 약화시키고 비만, 당뇨, 고혈압, 우울증, 근감소증 등을 야기한다. 본 연구에서는 ARC가 운동능력 증진에 미치는 효능을 세포 및 동물실험을 통해 검증하였다. ARC를 처리함에 따라 근육 세포 내에서 p-AMPK와 SIRT1 단백질, PGC-$1{\alpha}$, NFR1, TFAM mRNA 발현양과 미토콘드리아 양이 증가하였다. 세포실험에서 ARC는 RGE와 AE단독으로 처리에 비해 ATP 생성을 더 많이 하였으며, 동물실험에서도 RGE군과 AE군에 비해 ARC군에서 운동수행능력이 더 향상시켰다. 세포 실험과 마찬가지로 ARC는 동물의 근육 조직 내에서 미토콘드리아 생합성에 관련된 유전자의 발현을 증가시켰으며, 젖산 발생량 감소 및 산화스트레스 억제로 인해 운동으로 인한 피로를 쉽게 회복시켰다. 따라서, 신선초와 홍삼 복합물에 대한 인체수준에서 과학적인 증거 및 안전성이 확보될 경우, 운동수행능력 향상을 위한 기능성 소재로서의 산업적인 활용이 확대될 것으로 기대된다.
Objectives: The all anti-obesity drugs currently approved by the US Food and Drug Administration work by reducing energy intake. In fact, no approved drug targets energy expenditure. In Korean medicine, it is known to Qi or Yang invigorating therapy could increase energy metabolism. Aconitum carmichaeli Debx (ACD) is a Yang invigorating herb, often used for treat obesity in Korean medicine. In the present study, the authors investigated the regulatory effects of ACD in energy metabolism and mitochondrial biogenesis in C2C12 skeletal muscle cells. Methods: The water extract of ACD (0.2, 0.5 and 1.0 mg/ml) were treated in differentiated C2C12 cells. The protein or mRNA levels of target genes were analyzed and mitochondrial mass were investigated. Results: ACD activated the expressions of peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha ($PGC-1{\alpha}$), nuclear respiratory factor 1 and TFAM and increased mitochondrial mass. ACD also increased adenosin monophosphate-activated protein kinase (AMPK), and acetyl-CoA carboxylase. Conclusions: This study suggests that ACD has the potential to increase energy metabolism and mitochondrial biogenesis by activating AMPK and $PGC1{\alpha}$.
[Purpose] The purpose of the study was to determine the combined effects of resveratrol supplementation with high-flow LSS on mitochondrial biogenesis in human vascular endothelial cells. [Methods] Cultured human umbilical vein endothelial cells were treated with 20 μM of RSV. For the shear experiments, cells grown to a >90% confluence were exposed to physiological levels of LSS (5 to 20 dyne/cm2) for 12 to 36 hours using a cone and plate shear apparatus. Gene expressions were analyzed by western blotting. [Results] Depletion of mitochondrial integrity was directly associated with increase in endothelial activation/dysfunction. The expressions of mitochondrial biogenesis regulator genes, such as SIRT1, PGC-1α, and TFAM, and the mitochondrial contents were significantly increased after treatment with both resveratrol and high-flow LSS for 12 hours. However, supplementation of resveratrol to high-flow LSS for a prolonged duration had no synergistic effect on the levels of mitochondrial biogenesis regulator gene expressions and mitochondrial content compared to the LSS treatment alone. [Conclusion] The present study demonstrated that the supplementation of resveratrol to high-flow LSS has no synergistic effects on enhancing mitochondrial integrity in human vascular endothelial cells.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Patients with chronic kidney disease (CKD) have a high concentration of uremic toxins in their blood and often experience muscle atrophy. Indoxyl sulfate (IS) is a uremic toxin produced by tryptophan metabolism. Although an elevated IS level may induce muscle dysfunction, the effect of IS on physiological concentration has not been elucidated. Additionally, the effects of ursolic acid (UA) on muscle hypertrophy have been reported in healthy models; however, it is unclear whether UA ameliorates muscle dysfunction associated with chronic diseases, such as CKD. Thus, this study aimed to investigate whether UA can improve the IS-induced impairment of mitochondrial biogenesis. MATERIALS/METHODS: C2C12 cells were incubated with or without IS (0.1 mM) and UA (1 or 2 μM) to elucidate the physiological effect of UA on CKD-related mitochondrial dysfunction and its related mechanisms using real-time reverse transcription-polymerase chain reaction, western blotting and enzyme-linked immunosorbent assay. RESULTS: IS suppressed the expression of differentiation marker genes without decreasing cell viability. IS decreased the mitochondrial DNA copy number and ATP levels by downregulating the genes pertaining to mitochondrial biogenesis (Ppargc1a, Nrf1, Tfam, Sirt1, and Mef2c), fusion (Mfn1 and Mfn2), oxidative phosphorylation (Cycs and Atp5b), and fatty acid oxidation (Pdk4, Acadm, Cpt1b, and Cd36). Furthermore, IS increased the intracellular mRNA and secretory protein levels of interleukin (IL)-6. Finally, UA ameliorated the IS-induced impairment in C2C12 cells. CONCLUSIONS: Our results indicated that UA improves the IS-induced impairment of mitochondrial biogenesis by affecting differentiation, ATP levels, and IL-6 secretion in C2C12 cells. Therefore, UA could be a novel therapeutic agent for CKD-induced muscle dysfunction.
Ritika Singh;Ayushi Jain;Jayanth Kumar Palanichamy;T. C. Nag;Sameer Bakhshi;Archna Singh
Applied Microscopy
/
제51권
/
pp.20.1-20.12
/
2021
We explored the link between mitochondrial biogenesis and mitochondrial morphology using transmission electron microscopy (TEM) in lymphoblasts of pediatric acute lymphoblastic leukemia (ALL) patients and compared these characteristics between tumors and control samples. Gene expression of mitochondrial biogenesis markers was analysed in 23 ALL patients and 18 controls and TEM for morphology analysis was done in 15 ALL patients and 9 healthy controls. The area occupied by mitochondria per cell and the cristae cross-sectional area was observed to be significantly higher in patients than in controls (p-value=0.0468 and p-value<0.0001, respectively). The mtDNA copy numbers, TFAM, POLG, and c-myc gene expression were significantly higher in ALL patients than controls (all p-values<0.01). Gene Expression of PGC-1α was higher in tumor samples. The analysis of the correlation between PGC-1α expression and morphology parameters i.e., both M/C ratio and cristae cross-sectional area revealed a positive trend (r=0.3, p=0.1). The increased area occupied by mitochondria and increased cristae area support the occurrence of cristae remodelling in ALL. These changes might reflect alterations in cristae dynamics to support the metabolic state of the cells by forming a more condensed network. Ultrastructural imaging can be useful for affirming changes occurring at a subcellular organellar level.
MicroRNAs (miRNAs) have been reported to be involved in many neurodegenerative diseases. The present study focused on the role of hsa-miR-144-3p in one of the neuro-degenerative diseases, Parkinson's disease (PD). Our study showed a remarkable down-regulation of miR-144-3p expression in 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine (MPTP)-treated SH-SY5Y cells. MiR-144-3p was then overexpressed and silenced in human SH-SY5Y cells by miRNA-mimics and miRNA-inhibitor transfections, respectively. Furthermore, ${\beta}$-amyloid precursor protein (APP) was identified as a target gene of miR-144-3p via a luciferase reporter assay. We found that miR-144-3p overexpression significantly inhibited the protein expression of APP. Since mitochondrial dysfunction has been shown to be one of the major pathological events in PD, we also focused on the role of miR-144-3p and APP in regulating mitochondrial functions. Our study demonstrated that up-regulation of miR-144-3p increased expression of the key genes involved in maintaining mitochondrial function, including peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ coactivator-$1{\alpha}$(PGC-$1{\alpha}$), nuclear respiratory factor 1 (NRF-1) and mitochondrial transcription factor A (TFAM). Moreover, there was also a significant increase in cellular ATP, cell viability and the relative copy number of mtDNA in the presence of miR-144-3p overexpression. In contrast, miR-144-3p silencing showed opposite effects. We also found that APP overexpression significantly decreased ATP level, cell viability, the relative copy number of mtDNA and the expression of these three genes, which reversed the effects of miR-144-3p overexpression. Taken together, these results show that miR-144-3p plays an important role in maintaining mitochondrial function, and its target gene APP is also involved in this process.
Objectives: This study was conducted to compare the effects of Hominis placenta (Jahage, J) and wild ginseng (SanSam, S) pharmacopuncture drugs on muscle differentiation and energy metabolism regulation in C2C12 myotubes. Methods: The C2C12 myoblasts were differentiated into myotubes for 5 days by replacing in medium containing 2% horse serum and then treated with J and S pharmacopuncture extract at different concentrations for 24 hr. The expression of myosin heavy chain and energy metabolism-regulating factors, myosin heavy chain (MHC), nuclear respiratory factor-1 (NRF-1), and proliferator-activated receptor γ coactivator-1 alpha (PGC-1α) were determined in C2C12 myotubes by western blot. Additionally, the phosphorylation of AMPK and the expression of mitochondrial biogenesis, including sirtuin 1 (SIRT1) were determined in the myotubes. Results: As a result, treatment with J and S pharmacopuncture extract at 0.1 and 1 mg/mL increased the MHC expression in C2C12 myotubes compared with non-treated cells, but only S pharmacopuncture was shown a significant and distinct increase in the expression. Expression of TFAM and NRF-1 was also shown significant increases in S and J pharmacopuncture in C2C12 myotubes compared to non-treated cells. The phosphorylation of AMPK and the expression of PGC-1α and SIRT1 showed increased expression in S and J pharmacopuncture compared to non-treated cells. The effect of low-dose of J pharmacopuncture on the phosphorylated adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) and PGC-1α expression was greater than that of S pharmacopuncture. Conclusions: In conclusion, both J and S pharmacopuncture promote muscle differentiation in C2C12 myoblasts into myotubes and energy metabolism through the AMPK/SIRT1 signaling pathway. This indicates that the pharmacopuncture with tonic herbal medicines can help to improve skeletal muscle function.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.