• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제33권3호
• /
• pp.299-309
• /
• 2023

Glutathione peroxidases (Gpx) are a group of antioxidant enzymes that protect cells or tissues against damage from reactive oxygen species (ROS). The Gpx proteins identified in mammals exhibit high catalytic activity toward glutathione (GSH). In contrast, a variety of non-mammalian Gpx proteins from diverse organisms, including fungi, plants, insects, and rodent parasites, show specificity for thioredoxin (TRX) rather than GSH and are designated as TRX-dependent peroxiredoxins. However, the study of the properties of Gpx in the environmental microbiome or isolated bacteria is limited. In this study, we analyzed the Gpx sequences, identified the characteristics of sequences and structures, and found that the environmental microbiome Gpx proteins should be classified as TRX-dependent, Gpx-like peroxiredoxins. This classification is based on the following three items of evidence: i) the conservation of the peroxidatic Cys residue; ii) the existence and conservation of the resolving Cys residue that forms the disulfide bond with the peroxidatic cysteine; and iii) the absence of dimeric and tetrameric interface domains. The conservation/divergence pattern of all known bacterial Gpx-like proteins in public databases shows that they share common characteristics with that from the environmental microbiome and are also TRX-dependent. Moreover, phylogenetic analysis shows that the bacterial Gpx-like proteins exhibit a star-like radiating phylogenetic structure forming a highly diverse genetic pool of TRX-dependent, Gpx-like peroxidases.

• Fisheries and Aquatic Sciences
• /
• 제26권2호
• /
• pp.133-144
• /
• 2023

Auranofin is a US Food and Drug Administration (FDA)-approved anti-arthritis medication that functions as a thioredoxin reductase inhibitor. Spermidine, a polyamine present in marine algae, can exert various physiological functions. Herein, we examined the synergistic anticancer activity of auranofin and spermidine in hepatocellular carcinoma (HCC). Combined treatment with auranofin and spermidine suppressed cell viability more efficiently than either treatment alone in HCC Hep3B cells. The isobologram plotted by calculating the half maximal inhibitory concentration (IC₅₀) values of each drug indicated that the two drugs exhibited a synergistic effect. Based on the analysis of annexin V and cell cycle distribution, auranofin and spermidine markedly induced apoptosis in Hep3B cells. Moreover, auranofin and spermidine increased mitochondria-mediated apoptosis by promoting mitochondrial membrane potential (Δψm) loss. Auranofin and spermidine significantly increased reactive oxygen species (ROS) production in Hep3B cells, and the blocking ROS suppressed apoptosis induced by spermidine and auranofin. In addition, auranofin and spermidine reduced the expression of phosphorylated phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) and protein kinase B (Akt), and PI3K inhibitor accelerated auranofin- and spermidine-induced apoptosis. Using ROS scavenger and PI3K inhibitor, we revealed that ROS acts upstream of auranofin- and spermidine-induced apoptosis. Collectively, our study suggests that combination treatment with auranofin and spermidine could afford synergistic anticancer activity via ROS overproduction and reduced PI3K/Akt signaling pathway.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권8호
• /
• pp.303-312
• /
• 2019

신장에서 발생한 산화적 스트레스는 조직을 손상시키고 이는 만성신장질환으로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 LLC-$PK_1$ 신장세포를 이용하여 산화적 스트레스 개선 효과를 살펴보았다. LLC-$PK_1$ 세포에 무막줄기세포추출물을 처리했을 때 체내 항산화 단백질인 heme-oxygenase-1, thioredoxin reductase 1, 및 NADPH quinine oxidoreductase-1의 발현이 증가함을 확인하였다. LLC-$PK_1$에 산화적 스트레스를 유도하기 위하여 3-morpholinosydnonimine (SIN-1)을 처리한 결과 세포생존율이 감소하여 산화적 스트레스로 인해 세포가 손상됨을 확인하였다. 그러나 무막줄기세포추출물을 처리하였을 때 세포생존율이 증가하였으며, $2.5{\mu}g/mL$에서 세포생존율이 58.84%에서 64.43%까지 증가하였다. 또한 무막줄기세포추출물은 LLC-$PK_1$ 세포에서 SIN-1으로 유도된 염증 및 세포사멸을 조절하였다. 염증 관련 단백질인 inducible nitric oxide synthase와 cyclooxygenase-2는 무막줄기세포 추출물을 처리했을 때 단백질 발현이 감소하였고, 세포사멸과 관련된 B-cell lymphoma-2-associated X protein/B-cell lymphoma-2 비율과 cleaved caspase-3, cleaved-poly (ADP-ribose) polymeras의 단백질 발현이 감소함을 확인하였다. 결과적으로 무막줄기세포출물은 SIN-1을 처리한 LLC-$PK_1$ 세포에서 산화적 스트레스에 대한 보호 효과가 있음을 알 수 있었으며, 이들 결과를 바탕으로 무막줄기세포추출물의 항산화 기능성 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제52권4호
• /
• pp.329-336
• /
• 2010

본 연구는 소의 부위별 근육에 특이하게 발현하는 유전자 마커를 발굴하여 소고기의 부위를 과학적으로 판명할 수 있는 기술을 개발하고자 실시하였다. 이러한 연구 목표 아래 먼저 사태(Beef shank), 등심(Longissimus dorsi), 양지(Deep pectoral), 홍두깨(Semitendinosus) 부위의 근육조직에서 MSC (myogenic satellite cell, 근육줄기세포)를 순수 분리하고 이를 MFC (myotube-formed cell; 근관이 형성된 세포)로 분화시키거나 ALC (adipocyte-like cell; 지방세포와 유사한 세포)로 이형분화 시킨 후 3가지의 세포로 부터 각각의 RNA를 추출하였다. 이렇게 추출한 RNA는 24,000개의 bovine oligo-nucelotide (70 mer)가 집적된 microarray를 이용해 4개의 조직 중 1개의 조직에서만 MSC의 분화(MFC) 또는 이형분화 과정에서 mRNA의 발현이 증감을 보이는 유전자 135개를 먼저 발굴하였다. 135개의 유전자에 대해 microarray 분석에 사용한 동일한 RNA를 이용하여 real-time PCR 기술로 검증한 결과 총 29개의 유전자가 microarray 분석 결과와 유사함을 보였다. 29개의 유전자를 다시 4개 부위의 생체 조직에서 추출한 RNA를 이용해 real-time PCR 방법으로 분석한 결과 TS (thymi- dlyate synthase), TE (tropoelastin), RAD52(similar RAD52 motifcontaining protein 1), unknown gene), MLC2 (myosin light 2, regulatory cardiac, slow), TXNIP (thioredoxin-interating protein) 6개의 유전자만이 다른 부위에 비해 사태 부위에서 현저한 발현의 차이를 나타냈다. 결론적으로 본 연구를 통해 소 부위별 근육을 구분할 수 있는 과학적 기술의 토대를 확립하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제41권4호
• /
• pp.433-441
• /
• 2013

본 연구에서는 Endlicheria anomala (Nees) Mez 메탄올 추출물(EAME)의 항산화, 항염증 및 미백 생리활성을 in vitro assay 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. EAME의 항산화능을 분석한 결과 DPPH, $H_2O_2$로 유도한 ROS, LPS로 유도한 NO 등 다양한 산화적 스트레스원을 효과적으로 소거하였다. 대표적인 항산화 효소들로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 주로 발현이 유도되는 세효소인 HO-1, TrxR1, NQO1 및 그 전사 인자인 Nrf2의 단백질 발현에 미치는 영향을 분석한 결과 시료 처리 농도의 증가에 따라 세 효소 및 Nrf2의 발현이 유의적으로 증가됨을 보였다. 또한 EAME는 in vitro DOPA oxidation을 강하게 저해하여 tyrosinase inhibitor로서 작용할 가능성을 시사하였고 이에 B16F10 melanocyte를 이용하여 미백 효능을 분석한 결과 유의적인 melanin 생성억제능 및 tyrosinase 효소 활성 억제능을 보였으며 이는 tyrosinase, TRP-1, TRP-2 등 melanin 생성의 핵심 작용 효소들의 단백질 발현 저해를 통해 일어나는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 EAME가 높은 항산화능과 항염증 활성, 그리고 미백 활성을 보유함을 처음으로 밝혔으며 향후 기능성 식품 및 피부 미용 소재로서유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
• /
• 제17권8호통권88호
• /
• pp.1129-1134
• /
• 2007

bPDI가 ER내 misfolding 단백질의 생성을 제한함으로써 곤충변역과 관계하는지를 해석하기 위하여 bPDI가 과발현(overexpression)되는 곤충세포주와 이와 반대로 bPDI가 억제발현(knock-down)되는 곤충세포주를 제작하여 bPDI가 곤충면역에 관련하는지를 해석하였다. bPDI가 과발현되는 세포주 (Sf9-bPDI)는 정상세포주(Sf9)나 pIZT/V5-His 벡터만 도입된 세포주(Sf9-pIZT)에 비하여 생존율이 30% 이상 높았지만, bPDI의 전사체 발현이 억제된 세포주(Sf9-bPDI-dsRNA)는 오히려 정상세포주나 pIZT/V5-His 벡터만 도입된 세포주에 비하여 생존율이 약 15%낮았다. 이와 같은 결과로써, bPDI는 ER내 misfolding 단백질의 생성을 제한함으로써 곤충의 ERSE과 밀접하게 관련할 것이라 추정할 수 있었다.

• Parasites, Hosts and Diseases
• /
• 제50권3호
• /
• pp.243-247
• /
• 2012

Ascaris suum eggs are inactivated by composting conditions; however, it is difficult to find functional changes in heat-treated A. suum eggs. Here, unembryonated A. suum eggs were incubated at $20^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $70^{\circ}C$ in vitro, and the gene expression levels related to viability, such as eukaryotic translation initiation factor 4E (IF4E), phosphofructokinase 1 (PFK1), and thioredoxin 1 (TRX1), and to apoptosis, such as apoptosis-inducing factor 1 (AIF1) and cell death protein 6 (CDP6), were evaluated by real-time quantitative RT-PCR. No prominent morphological alterations were noted in the eggs at $20^{\circ}C$ until day 10. In contrast, the eggs developed rapidly, and embryonated eggs and hatched larvae began to die, starting on day 2 at $50^{\circ}C$ and day 1 at $70^{\circ}C$. At $20^{\circ}C$, IF4E, PFK1, and TRX1 mRNA expression was significantly increased from days 2-4; however, AIF1 and CDP6 mRNA expression was not changed significantly. IF4E, PFK1, and TRX1 mRNA expression was markedly decreased from day 2 at $50^{\circ}C$ and $70^{\circ}C$, whereas AIF1 and CDP6 mRNA expression was significantly increased. The expressions of HSP70 and HSP90 were detected for 9-10 days at $20^{\circ}C$, for 3-5 days at $50^{\circ}C$, and for 2 days at $70^{\circ}C$. Taken together, incremental heat increases were associated with the rapid development of A. suum eggs, decreased expression of genes related to viability, and earlier expression of apoptosis-related genes, and finally these changes of viability- and apoptosis-related genes of A. suum eggs were associated with survival of the eggs under temperature stress.

• Parasites, Hosts and Diseases
• /
• 제52권1호
• /
• pp.93-97
• /
• 2014

Subolesin (4D8), the ortholog of insect akirins, is a highly conserved protective antigen and thus has the potential for development of a broad-spectrum vaccine against ticks and mosquitoes. To date, no protective antigens have been characterized nor tested as candidate vaccines against Dermacentor silvarum bites and transmission of associated pathogens. In this study, we cloned the open reading frame (ORF) of D. silvarum 4D8 cDNA (Ds4D8), which consisted of 498 bp encoding 165 amino acid residues. The results of sequence alignments and phylogenetic analysis demonstrated that D. silvarum 4D8 (Ds4D8) is highly conserved showing more than 81% identity of amino acid sequences with those of other hard ticks. Additionally, Ds4D8 containing restriction sites was ligated into the pET-32(a+) expression vector and the recombinant plasmid was transformed into Escherichia coli rosetta. The recombinant Ds4D8 (rDs4D8) was induced by isopropyl ${\beta}$-D-thiogalactopyranoside (IPTG) and purified using Ni affinity chromatography. The SDS-PAGE results showed that the molecular weight of rDs4D8 was 40 kDa, which was consistent with the expected molecular mass considering 22 kDa histidine-tagged thioredoxin (TRX) protein from the expression vector. Western blot results showed that rabbit anti-D. silvarum serum recognized the expressed rDs4D8, suggesting an immune response against rDs4D8. These results provided the basis for developing a candidate vaccine against D. silvarum ticks and transmission of associated pathogens.

• 한국초지조사료학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.159-166
• /
• 2013

We have previously investigated the proteome changes of rice leaves under heat stress (Lee et al. in Proteomics 2007a, 7:3369-3383), wherein a group of antioxidant proteins and heat shock proteins (HSPs) were found to be regulated differently. The present study focuses on the biochemical changes and gene expression profiles of heat shock protein and antioxidant genes in rice leaves in response to heat stress ($42^{\circ}C$) during a wide range of exposure times. The results show that hydrogen peroxide and proline contents increased significantly, suggesting an oxidative burst and osmotic imbalance under heat stress. The mRNA levels of chaperone 60, HSP70, HSP100, chloroplastic HSP26, and mitochondrial small HSP responded rapidly and showed maximum expression after 0.5 or 2 h under heat stress. Transcript levels of ascorbate peroxidase (APX), dehydroascorbate reductase (DHAR) and Cu-Zn superoxide dismutase (Cu-Zn SOD) showed a rapid and marked accumulation upon heat stress. While prolonged exposure to heat stress resulted in increased transcript levels of monodehydroascorbate reductase, peroxidase, glyoxalase 1, glutathione reductase, thioredoxin peroxidase, 2-Cysteine peroxiredoxin, and nucleoside diphosphate kinase 1, while the transcription of catalase was suppressed. Consistent with their changes in gene expression, the enzyme activities of APX and DHAR also increased significantly following exposure to heat stress. These results suggest that oxidative stress is usually caused by heat stress, and plants apply complex HSP- and antioxidant-mediated defense mechanisms to cope with heat stress.

• 생명과학회지
• /
• 제24권7호
• /
• pp.713-720
• /
• 2014

본 연구에서는 Ardisia arborescens 에탄올 추출물(AAEE)의 항산화능과 항염증 생리활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 먼저 AAEE의 항산화능을 DPPH radical 소거능으로 분석한 결과 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid와 유사한 정도의 높은 활성을 보여 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주를 이용한 $H_2O_2$ 및 LPS의 유도에 의해 생성된 ROS에 대한 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 발현이 유도되는 HO-1, TrxR1 및 그 전사 인자인 Nrf2의 단백질 발현이 AAEE의 처리에 의해 농도의존적으로 증가됨을 보였으며 이러한 HO-1, TrxR1 및 Nrf2의 발현 변화는 상위신호전달계인 MAPKs에 의해 조절될 가능성을 보였다. 한편 AAEE가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 세포독성 없이 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 AAEE의 NO 생성 억제 효과는 염증 상위신호전달계인 NF-${\kappa}B$ 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 AAEE의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.