The purpose of this study was to investigate the effect of Brunfelsia grandiflora ethanol extract (BGEE) on the induction of autophagy via regulation of SIRT1 expression and p53 activation in a human lung fibroblast cell line, IMR 90. BGEE at a concentration of $5{\mu}g/ml$ or more exhibited a cytotoxic effect on IMR 90 cells. For the first time, this study showed that BGEE induces autophagy in normal human lung fibroblasts. BGEE also increased the expression level of beclin-1 at $2.5{\mu}g/ml$ or less and Atg7 at $5{\mu}g/ml$, both of which are known to be involved in the induction of autophagy. In addition, BGEE modulated the expression of other proteins related to autophagy in normal human lung fibroblasts. The expression levels of p53 and p-p53, an active form of p53, were decreased in the presence of BGEE at a noncytotoxic concentration. In contrast, the expression level of SIRT1 was increased in human lung fibroblasts treated with BGEE at a noncytotoxic concentration. Moreover, SA-${\beta}$-Gal staining, an aging marker, was reduced in the normal human lung fibroblasts treated with BGEE. These findings suggest that BGEE promotes the induction of autophagy and antiaging through the modulation of p53 and SIRT1 in human lung fibroblasts.
Depression is a psychiatric disorder characterized by depressed mood, anhedonia, fatigue, and altered cognitive function, leading to a decline in daily functioning. In addition, depression is a serious and common mental illness not only in an individual's life but also in society, so it must be actively treated. Autophagy is involved in the pathophysiological mechanism of mental illness. According to a recent study, it is known that autophagy-induced apoptosis affects neuroplasticity and causes depression and that antidepressants regulate autophagy. Autophagy is a catabolic process that degradation and removes unnecessary organelles or proteins through a lysosome. And, it is essential for maintaining cellular homeostasis. Autophagy is activated in stress conditions, and depression is a stress-related disease. Stress causes damage to cellular homeostasis. Recently, although the role of autophagy mechanisms in neurons has been investigated, the autophagy of depression has not been fully studied. This review highlights the new evidence for the involvement of autophagy in the pathophysiological mechanisms and treatment of depression. To highlight the evidence, we present results from clinical and preclinical studies showing that autophagy is associated with depression. Understanding the relevance of autophagy to depression and the limitations of research suggest that autophagy regulation may provide a new direction for antidepressant development.
Autophagy is an intracellular degradation system that breaks down damaged organelles or damaged proteins using intracellular lysosomes. Recent studies have also revealed that various forms of selective autophagy play specific physiological roles under different cellular conditions. Lipid droplets, which are mainly found in adipocytes and hepatocytes, are dynamic organelles that store triglycerides and are critical to health. Lipophagy is a type of selective autophagy that targets lipid droplets and is an essential mechanism for maintaining homeostasis of lipid droplets. However, while processes that regulate lipid droplets such as lipolysis and lipogenesis are relatively well known, the major factors that control lipophagy remain largely unknown. This review introduces the underlying mechanism by which lipophagy is induced and regulated, and the current findings on the major roles of lipophagy in physiological and pathological status. These studies will provide basic insights into the function of lipophagy and may be useful for the development of new therapies for lipophagy dysfunction-related diseases.
Controlled ovarian hyperstimulation (COH) is routinely used in the in vitro fertilization and embryo transfer (IVF-ET) cycles to increase the number of retrieved mature oocytes. However, the relationship between repeated COH and ovarian function is still controversial. Therefore, we investigated whether repeated ovarian stimulation affects ovarian aging and function, including follicular development, autophagy, and apoptosis in follicles. Ovarian hyperstimulation in mice was induced by intraperitoneal injection with pregnant mare serum gonadotropin (PMSG) and human chorionic gonadotropin (hCG). Mice subjected to ovarian stimulation once were used as a control group and 10 times as an experimental group. Repeated injections with PMSG and hCG significantly reduced the number of primary follicles compared to a single injection. The number of secondary and antral follicles increased slightly, while the number of corpus luteum increased significantly with repeated injections. On the other hand, repeated injections did not affect apoptosis in follicles associated with follicular atresia. The expression of autophagy-related genes Atg5, Atg12, LC3B, and Beclin1, cell proliferation-related genes mTOR, apoptosis-related genes Fas, and FasL was not significantly different between the two groups. In addition, the expression of the aging-related genes Dnmt1, Dnmt3a, and AMH were also not significantly different. In this study, we demonstrated that repeated ovarian stimulation in mice affects follicular development, but not autophagy, apoptosis, aging in ovary. These results suggest that repetition of COH in the IVF-ET cycle may not result in ovarian aging, such as a decrease in ovarian reserve in adult women.
Kim, Hee Yeon;Kim, Hye Jin;Hwang, Ji Sun;Lee, Won Jun
Journal of Life Science
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v.24
no.11
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pp.1180-1186
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2014
Autophagy, the lysosomal degradation pathway, is an intracellular recycling system that is necessary for the metabolic benefits of exercise and for producing lasting beneficial effects of exercise in various diseases. However, the most recent studies have only examined the effect of a single bout of exercise or resistance exercise on autophagic responses. To determine the differential effects of acute and chronic exercise on the expression of autophagy-related genes in D. melanogaster, white-eyed mutant D. melanogaster were assigned randomly to four groups: control, acute exercise, 2 hr chronic exercise, and 3 hr chronic exercise. The flies were exercised using a mechanized platform known as the Power Tower. Our results revealed that a single bout of exercise resulted in increased mRNA levels of the Atg8a gene (~20%, p<0.05). However, Atg1 and Atg6 mRNA expression were not induced by acute exercise. Transcript levels of Atg6 (~29%, p<0.05) related to the nucleation of autophagosomes were significantly induced by 2 hr of chronic exercise. However, this chronic exercise was not enough to increase Atg1 and Atg8a mRNA expression. On the other hand, 3 hr of exercise for 7 days significantly increased Atg1, Atg6, and Atg8a gene expression-about 57%, 37%, and 71%, respectively (p<0.05). These results suggest that a single bout of exercise is not enough to induce full activation of selected autophagy-related genes in D. melanogaster. Our results demonstrated that chronic regular exercise induced autophagy-related gene expression, suggesting that chronic regular exercise training might be required to activate autophagic responses important for producing beneficial effects of exercise in various diseases.
Recently, the interest in natural products for the treatment of cancer is increasing because they are the pre-screened candidates. In the present study, we demonstrate the therapeutic effect of celastrol, a triterpene extracted from the root bark of Chinese medicine on gastric cancer. The proliferation of AGS and YCC-2 cells were most sensitively decreased in six kinds of gastric cancer cell lines after the treatment with celastrol. Celastrol inhibited the cell migration and increased G1 arrest in cell-cycle populations in both cell lines. The treatment with celastrol significantly induced autophagy and apoptosis and increased the expression of autophagy and apoptosis-related proteins. We also found an increase in phosphorylated AMPK following a decrease in all phosphorylated forms of AKT, mTOR and S6K after the treatment with celastrol. Moreover, gastric tumor burdens were reduced in a dose-dependent manner by celastrol administration in a xenografted mice model. Taken together, celastrol distinctly inhibits the gastric cancer cell proliferation and induces autophagy and apoptosis.
Cudraxanthone D (CD) is a natural xanthone compound derived from the root barks of Cudrania tricuspidata. However, the biological functions of CD in human metabolism have been rarely reported until now. Autophagy is the self-degradation process related to cancer cell metastasis. Here, we elucidated the effects of CD on human oral squamous cell carcinoma (OSCC) cells' metastatic ability. We confirmed that CD effectively decreased the proliferation and viability of SCC25 human OSCC cells in time- and dose-dependent manners. Also, the metastasis phenotype of the SCC25 cell (migration, invasion, and epithelial-mesenchymal transition [EMT]) was inhibited by CD. To further investigate the mechanism by which CD inhibited the metastatic capacity, we detected the relationship between EMT and autophagy in the SCC25 cells. The results revealed that CD inhibited the metastasis of the SCC25 cells by attenuating autophagy. Thus, our findings produced a potential novel agent for the treatment of human OSCC metastasis.
Kwang Ho Lee;Adiyantara Gumilang;Teng Fu;Sung Wook Kang;Kyoung Su Kim
Mycobiology
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v.50
no.6
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pp.467-474
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2022
Autophagy serves as a survival mechanism and plays important role in nutrient recycling under conditions of starvation, nutrient storage, ad differentiation of plant pathogenic fungi. However, autophagy-related genes have not been investigated in Colletotrichum scovillei, a causal agent of pepper fruit anthracnose disease. ATG8 is involved in autophagosome formation and is considered a marker of autophagy. Therefore, we generated an ATG8 deletion mutant, ΔCsatg8, via homologous recombination to determine the functional roles of CsATG8 in the development and virulence of C. scovillei. Compared with the wild-type, the deletion mutant ΔCsatg8 exhibited a severe reduction in conidiation. Conidia produced by ΔCsatg8 were defective in survival, conidial germination, and appressorium formation. Moreover, conidia of ΔCsatg8 showed reduced lipid amount and PTS1 selectivity. A virulence assay showed that anthracnose development on pepper fruits was reduced in ΔCsatg8. Taken together, our results suggest that CsATG8 plays various roles in conidium production and associated development, and virulence in C. scovillei.
Human noroviruses (HuNoVs) are a leading cause of gastroenteritis outbreaks worldwide. However, the paucity of appropriate cell culture models for HuNoV replication has prevented developing effective anti-HuNoV therapies. In this study, first, the replication of the virus at various temperatures in different cells was compared, which showed that lowering the culture temperature from 37℃ significantly increased virus replication in Madin-Darby canine kidney (MDCK) cells. Second, the expression levels of autophagy-, immune-, and apoptosis-related genes at 30℃ and 37℃ were compared to explore factors affecting HuNoV replication. HuNoV cultured at 37℃ showed significantly increased autophagy-related genes (ATG5 and ATG7) and immune-related genes (IFNA, IFNB, ISG15, and NFKB) compared to mock. However, the virus cultured at 30℃ showed significantly decreased expression of autophagy-related genes (ATG5 and ATG7), but not significantly different major immune-related genes (IFNA, ISG15, and NFKB) compared to mock. Importantly, expression of the transcription factor FOXO1, which controls autophagy- and immune-related gene expression, was significantly lower at 30℃. Moreover, FOXO1 inhibition in temperature-optimized MDCK cells enhanced HuNoV replication, highlighting FOXO1 inhibition as an approach for successful virus replication. In the temperature-optimized cells, various HuNoV genotypes were successfully replicated, with GI.8 showing the highest replication levels followed by GII.1, GII.3, and GII.4. Furthermore, ultrastructural analysis of the infected cells revealed functional HuNoV replication at low temperature, with increased cellular apoptosis and decreased autophagic vacuoles. In conclusion, temperature-optimized MDCK cells can be used as a convenient culture model for HuNoV replication by inhibiting FOXO1 and providing adaptability to different genotypes.
Autophagy regulators are often effective as potential cancer therapeutic agents. Here, we investigated paclitaxel sensitivity in cells with knockout (KO) of ATG5 gene. The ATG5 KO in multidrug resistant v-Ha-ras-transformed NIH 3T3 cells (Ras-NIH 3T3/Mdr) was generated using the CRISPR/Cas9 technology. The qPCR and LC3 immunoblot confirmed knockout of the gene and protein of ATG5, respectively. The ATG5 KO restored the sensitivity of Ras-NIH 3T3/Mdr cells to paclitaxel. Interestingly, ATG5 overexpression restored autophagy function in ATG5 KO cells, but failed to rescue paclitaxel resistance. These results raise the possibility that low level of resistance to paclitaxel in ATG5 KO cells may be related to other roles of ATG5 independent of its function in autophagy. The ATG5 KO significantly induced a G2/M arrest in cell cycle progression. Additionally, ATG5 KO caused necrosis of a high proportion of cells after paclitaxel treatment. These data suggest that the difference in sensitivity to paclitaxel between ATG5 KO and their parental MDR cells may result from the disparity in the proportions of necrotic cells in both populations. Thus, our results demonstrate that the ATG5 KO in paclitaxel resistant cells leads to a marked G2/M arrest and sensitizes cells to paclitaxel-induced necrosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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