Jeon, Hak Rim;Lee, Woonghee;Oh, Jieun;Lee, Yong Jin;Yoo, Jeongsoo
Journal of Radiopharmaceuticals and Molecular Probes
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v.4
no.2
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pp.45-50
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2018
Great efforts are currently devoted to the development of new approaches for the labeling of cells using appropriate radionuclides. While fluoride-18 and copper-64 have been extensively studied as short-term and intermediate-term trafficking agents, iodide was studied less intensely. Here, we report a new cell labeling agent labeled with $^{131}I$, $[^{131}I]$oleyl-4-iodobenzoate ($[^{131}I]$OIB) for long-term cell trafficking. A precursor of $[^{131}I]$OIB was obtained in two steps, with the yield of 35%. The radiochemical yield of $[^{131}I]$OIB was over 50%. While $[^{131}I]$OIB could label different cells, L6 cells showed the highest cell-labeling efficiency. The $[^{131}I]$OIB-labeled L6 cells were imprinted into a rat heart, and then monitored noninvasively for 2 weeks by gamma camera imaging. We conclude that $[^{131}I]$OIB is a good candidate molecule for a long-term cell trafficking agent.
Le, Oanh Thi Tu;Nguyen, Tu Thi Ngoc;Lee, Sang Yoon
BMB Reports
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v.47
no.7
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pp.361-368
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2014
Lipid components in biological membranes are essential for maintaining cellular function. Phosphoinositides, the phosphorylated derivatives of phosphatidylinositol (PI), regulate many critical cell processes involving membrane signaling, trafficking, and reorganization. Multiple metabolic pathways including phosphoinositide kinases and phosphatases and phospholipases tightly control spatio-temporal concentration of membrane phosphoinositides. Metabolizing enzymes responsible for PI 4,5-bisphosphate (PI(4,5)P2) production or degradation play a regulatory role in Toll-like receptor (TLR) signaling and trafficking. These enzymes include PI 4-phosphate 5-kinase, phosphatase and tensin homolog, PI 3-kinase, and phospholipase C. PI(4,5)P2 mediates the interaction with target cytosolic proteins to induce their membrane translocation, regulate vesicular trafficking, and serve as a precursor for other signaling lipids. TLR activation is important for the innate immune response and is implicated in diverse pathophysiological disorders. TLR signaling is controlled by specific interactions with distinct signaling and sorting adaptors. Importantly, TLR signaling machinery is differentially formed depending on a specific membrane compartment during signaling cascades. Although detailed mechanisms remain to be fully clarified, phosphoinositide metabolism is promising for a better understanding of such spatio-temporal regulation of TLR signaling and trafficking.
Hong, Julie J.;Kim, Kyung Eun;Park, So Young;Bok, Jinwoong;Seo, Jeong Taeg;Moon, Seok Jun
Molecules and Cells
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v.44
no.8
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pp.591-601
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2021
Cilia are highly specialized organelles that extend from the cell membrane and function as cellular signaling hubs. Thus, cilia formation and the trafficking of signaling molecules into cilia are essential cellular processes. TULP3 and Tubby (TUB) are members of the tubby-like protein (TULP) family that regulate the ciliary trafficking of G-protein coupled receptors, but the functions of the remaining TULPs (i.e., TULP1 and TULP2) remain unclear. Herein, we explore whether these four structurally similar TULPs share a molecular function in ciliary protein trafficking. We found that TULP3 and TUB, but not TULP1 or TULP2, can rescue the defective cilia formation observed in TULP3-knockout (KO) hTERT RPE-1 cells. TULP3 and TUB also fully rescue the defective ciliary localization of ARL13B, INPP5E, and GPR161 in TULP3 KO RPE-1 cells, while TULP1 and TULP2 only mediate partial rescues. Furthermore, loss of TULP3 results in abnormal IFT140 localization, which can be fully rescued by TUB and partially rescued by TULP1 and TULP2. TUB's capacity for binding IFT-A is essential for its role in cilia formation and ciliary protein trafficking in RPE-1 cells, whereas its capacity for PIP2 binding is required for proper cilia length and IFT140 localization. Finally, chimeric TULP1 containing the IFT-A binding domain of TULP3 fully rescues ciliary protein trafficking, but not cilia formation. Together, these two TULP domains play distinct roles in ciliary protein trafficking but are insufficient for cilia formation in RPE-1 cells. In addition, TULP1 and TULP2 play other unknown molecular roles that should be addressed in the future.
Homeotic proteins have pivotal roles during the development of both plant and animals. Many homeotic proteins exert control over cell fate in cells where their genes are not expressed, i.e., in a non-cell autonomous manner. Cell-to-cell communication, which delivers critical information for position-dependent specification of cell fate, is an essential biological process in multicellular organisms. In plants, there are two pathways for intercellular communication that have been identified: the ligand/receptor-mediated apoplastic pathway and the plasmodesmata-mediated symplasmic pathway. Regulatory proteins and RNAs traffic symplasmically via plasmodesmata and play a critical role in intercellular communication. Thus, the non-cell autonomous function of homeotic proteins can be explained by the recent discovery of cell-to-cell trafficking of proteins or RNAs. This article specifically focuses on understanding the intercellular movement of homeodomain proteins, a family of homeotic proteins.
Intercellular signaling is a crucial biological process for the coordination of cell differentiation, organ development and whole plant physiology. The intercellular movement of macromolecule signals such as proteins and RNAs has emerged as a novel mechanism of cell-to-cell communication in plant. Plasmodesmata, which are intercellular symplasmic channels, provide a key pathway for cell-to-cell trafficking of regulatory proteins / RNAs. This review specifically focuses on integrating the recent understanding on non-cell autonomous macromolecules, their function and regulatory mechanisms of intercellular trafficking through plasmodesmata.
Le, Dai;Lim, Soyeon;Min, Kwang Wook;Park, Joon Woo;Kim, Youjoung;Ha, Taejeong;Moon, Kyeong Hwan;Wagner, Kay-Uwe;Kim, Jin Woo
Molecules and Cells
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v.44
no.3
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pp.168-178
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2021
The retinal pigment epithelium (RPE) forms a monolayer sheet separating the retina and choroid in vertebrate eyes. The polarized nature of RPE is maintained by distributing membrane proteins differentially along apico-basal axis. We found the distributions of these proteins differ in embryonic, post-natal, and mature mouse RPE, suggesting developmental regulation of protein trafficking. Thus, we deleted tumor susceptibility gene 101 (Tsg101), a key component of endosomal sorting complexes required for transport (ESCRT), in embryonic and mature RPE to determine whether ESCRT-mediated endocytic protein trafficking correlated with the establishment and maintenance of RPE polarity. Loss of Tsg101 severely disturbed the polarity of RPE, which forms irregular aggregates exhibiting non-polarized distribution of cell adhesion proteins and activation of epidermal growth factor receptor signaling. These findings suggest that ESCRT-mediated protein trafficking is essential for the development and maintenance of RPE cell polarity.
Secretory proteins, including plasma membrane proteins, are generally known to be transported to the plasma membrane through the endoplasmic reticulum-to-Golgi pathway. However, recent studies have revealed that several plasma membrane proteins and cytosolic proteins lacking a signal peptide are released via an unconventional protein secretion (UcPS) route, bypassing the Golgi during their journey to the cell surface. For instance, transmembrane proteins such as the misfolded cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein and the Spike protein of coronaviruses have been observed to reach the cell surface through a UcPS pathway under cell stress conditions. Nevertheless, the precise mechanisms of the UcPS pathway, particularly the molecular machineries involving cytosolic motor proteins, remain largely unknown. In this study, we identified specific kinesins, namely KIF1A and KIF5A, along with cytoplasmic dynein, as critical players in the unconventional trafficking of CFTR and the SARS-CoV-2 Spike protein. Gene silencing results demonstrated that knockdown of KIF1A, KIF5A, and the KIF-associated adaptor protein SKIP, FYCO1 significantly reduced the UcPS of △F508-CFTR. Moreover, gene silencing of these motor proteins impeded the UcPS of the SARS-CoV-2 Spike protein. However, the same gene silencing did not affect the conventional Golgi-mediated cell surface trafficking of wild-type CFTR and Spike protein. These findings suggest that specific motor proteins, distinct from those involved in conventional trafficking, are implicated in the stress-induced UcPS of transmembrane proteins.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.7
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pp.3096-3102
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2011
Vanilloid receptor, TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1) is a non-selective cation channel that responds to a variety of pain-eliciting material including capsaicin, pH, heat. Although, membrane trafficking of TRPV1 was not much known so far, TRPV1 was reported to interact with FIP3 (family of Rab11 interacting protein 3). FIP3 was identified as one of Rab11 interacting proteins that is recently reported important in membrane trafficking of several channel proteins directly or indirectly. Therefore, in this study, we examined the role of Rab11 in the membrane trafficking of TRPV1 using cell biological and biochemical techniques. Rab11 was found really colocalized with TRPV1 based on the result of confocal microscopy. However, GST-pulldown assay, one of biochemical technique, found that Rab11 did not interact with TRPV1. Although Rab11 does not interact with TRPV1 directly, we hypothesized that Rab11 is indeed involved in the membrane trafficking of TRPV1. In order to examine further the role of Rab11 in the membrane trafficking of TRPV1, the expression of TRPV1 on the membrane was examined when the expression of Rab11 was decreased down to about 50% by siRNA technique and found decreased significantly. From this result, we can conclude that Rab11 is involved in the membrane trafficking of TRPV1 in a way of including FIP3.
CD1 molecules belong to non-polymorphic MHC class I-like proteins and present lipid antigens to T cells. Five different CD1 genes (CD1a-e) have been identified and classified into two groups. Group 1 include CD1a-c and present pathogenic lipid antigens to ${\alpha}{\beta}$ T cells reminiscence of peptide antigen presentation by MHC-I molecules. CD1d is the only member of Group 2 and presents foreign and self lipid antigens to a specialized subset of ${\alpha}{\beta}$ T cells, NKT cells. NKT cells are involved in diverse immune responses through prompt and massive production of cytokines. CD1d-dependent NKT cells are categorized upon the usage of their T cell receptors. A major subtype of NKT cells (type I) is invariant NKT cells which utilize invariant $V{\alpha}14-J{\alpha}18$ TCR alpha chain in mouse. The remaining NKT cells (type II) utilize diverse TCR alpha chains. Engineered CD1d molecules with modified intracellular trafficking produce either type I or type II NKT cell-defects suggesting the lipid antigens for each subtypes of NKT cells are processed/generated in different intracellular compartments. Since the usage of TCR by a T cell is the result of antigen-driven selection, the intracellular metabolic pathways of lipid antigen are a key in forming the functional NKT cell repertoire.
Trafficking process of viral glycoprotein to cell surface results in the syncytium formation when baby hamster kidney (BHK) cells was infected by Newcastle disease virus (NDV). Rhus chinensis gall, well-known as a medicinal plant, inhibited not only syncytium formation, but also trafficking of glycoprotein, hemagglutinin-neuramidase (HN) to the cell-surface. Modification of viral glycoprotein is processed within the endoplasmic reticulum and golgi body during trafficking into surface. R. chinensis gall extracts showed the strong inhibitory activities ($IC_{50}$$12.5{\mu}g/mL$) against ${\alpha}-glucosidase$, when compared with the ${\beta}-glucosidase$. And this inhibitory activities is increased by the samples in a dose-depedent pattern. These data showed that the extracts of R. chinensis gall inhibited the cell-surface expression of NDV-hemagglutinin-neuramidase glycoprotein without significantly affecting HN glycoprotein synthesis in NDV-infected BHK cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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