Tight junctions (TJs) that act as paracellular permeability barriers play an essential role in regulating the diffusion of fluid, electrolytes and macromolecules through the paracellular pathway. In this study, we investigated the correlation between the tightening of TJs, permeability and the invasive activity of genistein - a bioactive isoflavone of soybeans - in human breast carcinoma MCF-7 and MDA-MB-231 cells. The inhibitory effects of genistein on cell proliferation, motility and invasiveness were found to be associated with the increased tightness of the TJs, which was demonstrated by an increase in transepithelial electrical resistance and a decrease in paracellular permeability. Additionally, the immunoblotting results indicated that genistein repressed the levels of the proteins that comprise the major components of TJ, claudin-3 and claudin-4, which play a key role in the control and selectivity of paracellular transport. Furthermore, genistein decreased the metastasis-related gene expressions of insulin like growth factor-1 receptor and snail, while concurrently increasing that of thrombospondin-1 and E-cadherin. In addition, we demonstrated that claudins play an important role in the anti-motility and invasiveness of genistein using claudin-3 small interfering RNA. Taken together, our results indicate a possible role for genistein as an inhibitor of cancer cell invasion through the tightening of TJs, which may counteract the up-regulation of claudins. In addition, our results indicate that this may be beneficial for the inhibition of tumor metastasis.
In the present study, we investigated the effect of indole-3-carbinol (I3C), a natural compound present in vegetables, on the cell migration and invasion of OVCAR-3 ovarian cancer cells. Our results indicated that I3C inhibited the proliferation of OVCAR-3 cells, a process which was associated with inhibition of cell motility as determined by wound healing experiments and cell invasion studies. I3C treatment increased the tightness of the tight junctions (TJs), which was demonstrated by an increase in transepithelial electrical resistance and a decrease in paracellular permeability. The RT-PCR and immunoblotting results indicated that I3C repressed the levels of claudin-3 as well as claudin-4, proteins that comprise a major part of TJs and play a key role in the control and selectivity of paracellular transport. Furthermore, the activities of matrix metalloproteinase (MMP)-2 and MMP-9 were also decreased by treatment with I3C, which was connected with the down-regulation of their mRNAs and protein expression. The results suggest that I3C may be expected to inhibit cancer cell metastasis and invasion by restoring TJs and decreasing MMP activity in ovarian cancer cell line OVCAR-3.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.43
no.1
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pp.86-92
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2014
Cordycepin is the major functional component of Cordyceps species and is widely used in traditional oriental medicine. Cordycepin has been shown to possess many pharmacological properties, such as enhancement of immune function along with anti-inflammatory, antioxidant, anti-aging, and anti-cancer effects. Here, we investigated the inhibitory effects of cordycepin on cell migration and invasion, which are two critical cellular processes that are often deregulated during metastasis, using HCT116 human colorectal carcinoma cells. According to our data, cordycepin at non-cytotoxic concentrations markedly inhibited the motility and invasiveness of HCT116 cells in a time-dependent manner. RT-PCR and Western blotting results indicated that cordycepin reduced the levels of claudin proteins, which are major components of tight junctions (TJs), and induced tightening of TJs. Cordycepin also attenuated the expression and activities of matrix metalloproteinases (MMPs)-2 and -9, whereas levels of tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMPs)-1 and -2 were simultaneously elevated. These findings suggest that cordycepin reduces the migration and invasion of HCT116 cells by modulating the activities of TJs and MMPs.
Recent studies showed that tight junctions (TJs) integrity and assembly are required for blastocyst development in mouse and pig models. However, the biological functions of TJs associated with embryo implantation and maintenance of pregnancy were not investigated yet. To examine whether disrupted TJs affect further embryo development, we employed RNAi approach and inhibitor treatment. The embryos were injected with Cxadr (Coxsackievirus and adenovirus receptor) siRNA for knock down (KD) and treated with Adam10 (A Disintegrin and Metalloproteinase specific inhibitor 10; GI254023X; SI). We compared blastocyst development and paracellular sealing assay using FITC dextran uptake between control and KD or SI embryos. Finally, we transferred control and Cxadr KD or Adam 10 SI treated blastocyst to uteri of recipients. Cxadr KD and Adam 10 SI showed lower blastocyst development and more permeable to FITC-dextran. Moreover, we observed that half of KD and inhibited embryos failed to maintain pregnancies after the second trimester. Our findings suggested that TJs integrity is required for the maintenance of pregnancy and can be used as a selective marker for the successful application of assisted reproduction technologies.
Lee, Jin A;Shin, Mi-Rae;Park, Hae-Jin;Roh, Seong-Soo
Biomedical Science Letters
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v.27
no.2
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pp.77-87
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2021
Reflux esophagitis (RE) is a disease that stomach contents, stomach acid, and pepsin continually refluxing and is curently increasing worldwide. This study was conducted to find natural materials that can reduce side effects and effectively treat RE. Animal experiments were conducted with a 1:1 (EA1), 1:5 (EA5) ratio of Evodiae Fructus and Arecae Semen known to be effective against reflux esophagitis. As a result of confirming the total lesion of the esophageal mucosa after EA1 or EA5 treatment in reflux esophagitis animals, it showed superior improvement compared to the RE-control rats. In addition, by regulating the expression of MPO and NADPH oxidase, the activation of NF-κB was inhibited, and the expression of COX-1 and COX-2 was regulated. Moreover, its improved esophageal barrier function through regulating protein expressions of tight junction protein and MMPs/TIMPs. Taken together, a mixture of Evodiae Fructus and Arecae Semen can attenuate the damage to the esophageal mucosa that not only inactivationed the NF-κB through oxidative stress control, but also by regulating tight junctions and MMPs/TIMPs. This effect was more excellent in the 1:1 mixture (EA1) than in the Evodiae Fructus and Arecae Semen 1:5 mixture (EA5).
Traf4 (Tumor necrosis factor Receptor Associated Factor 4) is a member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) - associated factors (TRAFs) family. TRAF4 is overexpressed in tumor cells such as breast cancer and associated with cytoskeleton and membrane fraction. Interestingly, TRAF4 was localized with tight junctions (TJs) proteins including OCLN and TJP1 in mammary epithelial cells. However, the expression patterns and biological function of Traf4 were not examined in preimplantation mouse embryos although Traf4-deficient mouse showed embryonic lethality or various dramatic malformation. In this study, we examined the temporal and spatial expression patterns of mouse Traf4 during preimplantation development by qRT-PCR and immunostaining, and its biological function by using siRNA injection. We found upregulation of Traf4 from the 8-cell stage onwards and apical region of cell - cell contact sites at morula and blastocyst embryos. Moreover, Traf4 knockdown led to defective TJs without alteration of genes associated with TJ assembly but elevated p21 expression at the KD morula. Taken together, Traf4 is required for TJs assembly and cell proliferation during morula to blastocyst transition.
A type of cell junction that is formed between different parts within the same cell is called autotypic cell junction. Autotypic junction proteins form tight junctions found between membrane lamellae of a cell, especially in myelinating glial cells. Some of them have postsynaptic density-95/disks large/zonula occludens-1 (PDZ) domains, which interact with the carboxyl (C)-terminal PDZ-binding motif of other proteins. PDZ domains are protein-protein interaction modules that play a role in protein complex assembly. The PDZ domain, which is widespread in bacteria, plants, yeast, metazoans, and Drosophila, allows the assembly of large multi-protein complexes. The multi-protein complexes act in intracellular signal transduction, protein targeting, and membrane polarization. The identified PDZ domain-containing proteins located at autotypic junctions include zonula occludens-1 (ZO-1), ZO-2, pals-1-associated tight junction protein (PATJ), multi-PDZ domain proteins (MUPPs), membrane-associated guanylate kinase inverted 2 (MAGI2), and protease-activated receptor (PAR)-3. PAR-3 interacts with atypical protein kinase C and PAR-6, forming a ternary complex, which plays an important role in the regulation of cell polarity. MAGI2 interacts with ${\alpha}$-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate (AMPA) receptor at excitatory synapses. PATJ is detected in paranodal loops associated with claudin-1. On the other hand, MUPP1 is found in mesaxons and Schmidt-Lanterman incisures with claudin-5. ZO-1, ZO-2, and PAR-3 are found at all three sites. Different distributions of PDZ domain-containing proteins affect the development of autotypic junctions. In this review, we will describe PDZ domain-containing proteins at autotypic tight junctions in myelinating Schwann cells and their roles.
Dong Hyun Jo;Su Hyun Lee;Minsol Jeon;Chang Sik Cho;Da-Eun Kim;Hyunkyung Kim;Jeong Hun Kim
Molecules and Cells
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v.46
no.11
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pp.675-687
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2023
Accumulation of pathogenic amyloid-β disrupts the tight junction of retinal pigment epithelium (RPE), one of its senescence-like structural alterations. In the clearance of amyloid-β, the autophagy-lysosome pathway plays the crucial role. In this context, mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibits the process of autophagy and lysosomal degradation, acting as a potential therapeutic target for age-associated disorders. However, efficacy of targeting mTOR to treat age-related macular degeneration remains largely elusive. Here, we validated the therapeutic efficacy of the mTOR inhibitors, Torin and PP242, in clearing amyloid-β by inducing the autophagy-lysosome pathway in a mouse model with pathogenic amyloid-β with tight junction disruption of RPE, which is evident in dry age-related macular degeneration. High concentration of amyloid-β oligomers induced autophagy-lysosome pathway impairment accompanied by the accumulation of p62 and decreased lysosomal activity in RPE cells. However, Torin and PP242 treatment restored the lysosomal activity via activation of LAMP2 and facilitated the clearance of amyloid-β in vitro and in vivo. Furthermore, clearance of amyloid-β by Torin and PP242 ameliorated the tight junction disruption of RPE in vivo. Overall, our findings suggest mTOR inhibition as a new therapeutic strategy for the restoration of tight junctions in age-related macular degeneration.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.42
no.8
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pp.1167-1174
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2013
Cancer cells exhibit increased demand for glutamine-derived carbons to support anabolic processes. Indeed, the spectrum of glutamine-dependent tumors and the mechanisms through which glutamine supports cancer metabolism remain areas of active investigation. In the present study, we investigated the effects of glutamine deprivation on the correlation between tightening of tight junctions (TJs) and anti-invasive activity in human prostate carcinoma LnCap cells. Glutamine deprivation markedly inhibited cell motility and invasiveness in a time-dependent manner. The anti-invasive activity of glutamine deprivation was associated with an increased tightness of the TJ, which was demonstrated by an increase in transepithelial electrical resistance (TER). The activities of matrix metalloproteinase (MMP)-2 and MMP-9 were inhibited in a time-dependent fashion by glutamine deprivation, which was correlated with a decrease in expression of their mRNA and proteins and up-regulation of tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) expression. Furthermore, glutamine deprivation repressed the levels of the claudin family members, which are major components of TJs that play a key role in the control and selectivity of paracellular transport. Moreover, the levels of E-cadherin, a type I transmembrane glycoprotein, and snail, an epithelial to mesenchymal transition regulator and zinc finger transcription factor, were markedly modulated by glutamine deprivation. Taken together, these findings suggest that TJs and MMPs are critical targets of glutamine deprivation-induced anti-invasion in human prostate carcinoma LnCap cells.
Alikanoglu, Arsenal Sezgin;Gunduz, Seyda;Demirpence, Ozlem;Suren, Dinc;Gunduz, Umut Riza;Sezer, Cem;Yildiz, Mustafa;Yildirim, Mustafa
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.16
no.10
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pp.4387-4392
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2015
Background: Tight junctions (TJs) organise paracellular permeability and they have an important role in epithelial and endothelial cell polarity and permanence of barrier function. It has been demonstrated that the Claudin family constitutes an important component of them. In this study, we assessed expression patterns of of Claudin1, 4 and 7 and whether they have any relation with prognosis in patients with pancreatic cancer. Materials and Methods: Expression patterns of Claudin 1,4 and 7 were examined by immunohistochemistry in 25 patients with a histopathological diagnosis of pancreatic cancer using a semiquantitative scoring of the extent and intensity of staining. After grouping the staining scores as low (final score 0-2) and high (final score 3-9) the relation between expression of Claudin 1,4 and 7 and survival was evaluated. Results: There was no significant relation between expression of Claudin 1,4 and 7 and gender and stage. No statistically significant relation was found between Claudin 1 and 4 expression and survival whereas a statistically significant relation was found between decrease in Claudin 7 expression and decrease in survival. Conclusions: Claudins have important functions other than their popular function known as adhesion. Supporting this hypothesis, we found a statistically significant relationship between increased Claudin 7 expression and increased survival time, and this suggests that Claudin 7 may exert different tumorigenic effects in pancreatic cancer other than its well-known adhesion effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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