Kim, Eunha;Ahn, Hyoungjoon;Kim, Min Gyu;Lee, Haein;Kim, Seyun
Molecules and Cells
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v.40
no.5
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pp.315-321
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2017
The inositol polyphosphates are a group of multifunctional signaling metabolites whose synthesis is catalyzed by a family of inositol kinases that are evolutionarily conserved from yeast to humans. Inositol polyphosphate multikinase (IPMK) was first identified as a subunit of the arginine-responsive transcription complex in budding yeast. In addition to its role in the production of inositol tetrakis- and pentakisphosphates ($IP_4$ and $IP_5$), IPMK also exhibits phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase) activity. Through its PI3-kinase activity, IPMK activates Akt/PKB and its downstream signaling pathways. IPMK also regulates several protein targets non-catalytically via protein-protein interactions. These non-catalytic targets include cytosolic signaling factors and transcription factors in the nucleus. In this review, we highlight the many known functions of mammalian IPMK in controlling cellular signaling networks and discuss future challenges related to clarifying the unknown roles IPMK plays in physiology and disease.
Martinec, Jan;Feltl, Tomas;Nokhrina, Katerina;Zazimalova, Eva;Machackova, Ivana
Korean Journal of Plant Tissue Culture
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v.27
no.5
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pp.375-377
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2000
It is now generally accepted that a phosphoinositide cycle is involved in the transduction of a variety of signals in plant cells. In animal cells, the hydrolysis of phosphatidyl-4,5-bisphosphate catalysed by phosphatidylinositol - specific phospholipase C yields to D-myo-inositol - 1,4,5-trisphosphate and diacylglycerol, which are well known second messengers. The binding of InsP$_3$to a receptor located on the endoplasmic reticulum triggers a calcium release from the endoplasmic reticulum. We have detected and partially characterised key components of phosphoinositide signaling. First, tobacco microsomal fraction and plasma membrane PI-PLC. Consecutively, using a radioligand binding assay we have identified a $Ca^{2+}$ -dependent high affinity InsP$_3$binding site in microsomal membrane fraction vesicle preparation and then we have measured inositol-1,4,5-trisphosphate induced calcium release from tobacco microsomal fraction. These findings suggest that phosphoinositide signaling system is present and operates in the tobacco suspension culture.e.
Myo-inositol monophosphate phosphatase is a key enzyme in the phosphoinositide cell-signaling system. Incubation of myo-inositol monophosphate phosphatase from porcine brain with N-bromosuccinimide (NBS) resulted in a time-dependent loss of enzyme activity. The inactivation followed pseudo-first-order kinetics with the second-order rate constant of $3.8{\times}10^3\;M^{-1}min^{-1}$. The time course of the reaction was significantly affected by the substrate myo-inositol-1-phosphate, which afforded complete protection against the loss of catalytic activity. Spectrophotometric studies indicated that about one oxindole group per molecule of enzyme was formed following complete loss of enzymatic activity. It is suggested that the catalytic function of myo-inositol monophosphate phosphatase is modulated by the binding of NBS to a specific tryptophan residue at or near the substrate binding site of the enzyme.
Membrane inositol glycerophospholipid (IGP) is metabolized to phosphatidylinositol-4-phosphate (PIP), phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate ($PIP_2$), and inositol triphosphate ($IP_3$) in signaling transduction. This study was carried out to determine the subclasses of IGP involved in signaling pathway. The acyl chain moieties of the phospholipids are easily modulated by dietary fatty acids. We analyzed acyl chain composition of IGP 3-subclasses, PIP and $PIP_2$ from rat brain after feeding sunflower seed oil enriched with linoleic acid or fish oil high in eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid. Long chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFA) as eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid were not incorporated into ether-linked IGP (alkenylacylglycerophosphoinositol and alkylacyl-glycerophosphoinositol), PIP and $PIP_2$, while diacyl-glycerophosphoinositol (GPI) contained high LCPUFA. These results suggest that PIP might be phosphorylated from only the ether-linked IGP (alkenylacyl- and alkylacyl species) but not from diacyl subclass for signals to intracellular responses in the plasma membrane of rat brain.
The receptor activator of NF-${\kappa}B$ ligand (RANKL) signal is an activator of tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6), which leads to the activation of NF-${\kappa}B$ and other signal transduction pathways essential for osteoclastogenesis, such as $Ca^{2+}$ signaling. However, the intracellular levels of inositol 1,4,5-trisphosphate ($IP_3$) and $IP_3$-mediated cellular function of RANKL during osteoclastogenesis are not known. In the present study, we determined the levels of $IP_3$ and evaluated $IP_3$-mediated osteoclast differentiation and osteoclast activity by RANKL treatment of mouse leukemic macrophage cells (RAW 264.7) and mouse bone marrow-derived monocyte/macrophage precursor cells (BMMs). During osteoclastogenesis, the expression levels of $Ca^{2+}$ signaling proteins such as $IP_3$ receptors ($IP_3Rs$), plasma membrane $Ca^{2+}$ ATPase, and sarco/endoplasmic reticulum $Ca^{2+}$ ATPase type2 did not change by RANKL treatment for up to 6 days in both cell types. At 24 h after RANKL treatment, a higher steady-state level of $IP_3$ was observed in RAW264.7 cells transfected with green fluorescent protein (GFP)-tagged pleckstrin homology (PH) domains of phospholipase C (PLC) ${\delta}$, a probe specifically detecting intracellular $IP_3$ levels. In BMMs, the inhibition of PLC with U73122 [a specific inhibitor of phospholipase C (PLC)[ and of $IP_3Rs$ with 2-aminoethoxydiphenyl borate (2APB; a non-specific inhibitor of $IP_3Rs$) inhibited the generation of RANKL-induced multinucleated cells and decreased the bone-resorption rate in dentin slice, respectively. These results suggest that intracellular $IP_3$ levels and the $IP_3$-mediated signaling pathway play an important role in RANKL-induced osteoclastogenesis.
Kim, Jung-In;Kim, Jae-Cherl;Joo, Hee-Jeong;Jung, Suk-Hee;Kim, Jong-Jin
Food Science and Biotechnology
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v.14
no.4
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pp.441-445
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2005
Pinitol and chiro-inositol exert insulin-like effect by mediating post-receptor signaling pathway. Total chiro-inositol concentrations, including pinitol, chiro-inositol, and their derivatives, were determined in 115 natural and food materials to identify economical sources for mass production of pinitol. Carob pod, Bougainvillea, soy whey, and soybean oligosaccharides were rich sources of chiro-inositol. Pinitol was isolated from soy whey and carob pod, considered as economically viable sources, by chromatographic separation using activated carbon. Soy and carob pinitols had same chemical structure as that of reference pinitol based on HPLC and NMR results. Oral administration of soy pinitol and carob pinitol (10 mg/kg) significantly decreased blood glucose at 2-6 hr in streptozotocin-induced diabetic rats. These results suggest pinitol isolated from soy whey and carob pod could be beneficial in controlling blood glucose in animal model of diabetes mellitus.
The etiology of periodontal disease is multifactorial. Exogenous stimuli such as bacterial pathogens can interact with toll-like receptors to activate intracellular calcium signaling in gingival epithelium and other tissues. The triggering of calcium signaling induces the secretion of pro-inflammatory cytokines such as interleukin-8 as part of the inflammatory response; however, the exact mechanism of calcium signaling induced by bacterial toxins when gingival epithelial cells are exposed to pathogens is unclear. Here, we investigate calcium signaling induced by bacteria and expression of inflammatory cytokines in human gingival epithelial cells. We found that peptidoglycan, a constituent of grampositive bacteria and an agonist of toll-like receptor 2, increases intracellular calcium in a concentration-dependent manner. Peptidoglycan-induced calcium signaling was abolished by treatment with blockers of phospholipase C (U73122), inositol 1,4,5-trisphosphate receptors, indicating the release of calcium from intracellular calcium stores. Peptidoglycan-mediated interleukin-8 expression was blocked by U73122 and 1,2-bis(2-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid tetrakis (acetoxymethyl ester). Moreover, interleukin-8 expression was induced by thapsigargin, a selective inhibitor of the sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase, when thapsigargin was treated alone or co-treated with peptidoglycan. These results suggest that the gram-positive bacterial toxin peptidoglycan induces calcium signaling via the phospholipase C/inositol 1,4,5-trisphosphate pathway, and that increased interleukin-8 expression is mediated by intracellular calcium levels in human gingival epithelial cells.
Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common endocrine and metabolic disorder among reproductive-age women. As a leading cause of anovulatory infertility, it complicates fertility treatments, including in vitro fertilization. The widely accepted 2003 Rotterdam diagnostic criteria for PCOS include sub-phenotypes based on variations in androgen excess, ovulatory dysfunction, and polycystic ovarian morphology. In this systematic review, we examined the impacts of inositol and vitamin D on fertility in PCOS. Adhering to the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses 2020 guidelines, we used relevant keywords to comprehensively search databases including PubMed, Google Scholar, and MDPI. From an initial pool of 345 articles, 10 met the inclusion criteria. The articles suggest that vitamin D and inositol, particularly myo-inositol and D-chiro-inositol, may represent therapeutic options for PCOS. Vitamin D influences ovarian follicular development, glucose regulation, and insulin sensitivity. When combined with metformin therapy, it is associated with improved menstrual regularity and ovulation. Inositol is crucial for cellular signaling, energy metabolism, glucose regulation, and fertility. This systematic review underscores the importance of investigating inositol and vitamin D within a PCOS management strategy, given the disorder's prevalence and impacts on fertility and metabolic health. Although these agents show promise, additional research could clarify their mechanisms of action and therapeutic benefits. This review emphasizes the need for exploration of effective treatments to improve the quality of life among individuals with PCOS. Inositol and vitamin D represent potential options, but more studies are required to elucidate their roles in the management of this condition.
To investigate the effects of protein kinases on endothelin-1-induced phospholipase C activation and $Ca^{2+}$ mobilization in Rat-2 fibroblast, we measured the formation of inositol phosphates and intracellular $Ca^{2+}$ concentration with [$^3$H]inositol and Fura-2/AM, respectively. Endothelin-1 dose-dependently activated phospholipase C and increased intracellular $Ca^{2+}$ concentration. Protein kinase C activator PMA, significantly inhibited both phospholipase C activity and $Ca^{2+}$ mobilization induced by endothelin-1. Tyrosine kinase inhibitor, genistein, inhibited both. On the other hand, cyclic nucleotide (cAMP and cGMP) did not have any influence on the signaling pathway of phospholipase C-Ca$^{2+}$ mobilization induced by endothelin-1. These results suggest that protein kinase C and tyrosine kinase counteract on the signaling pathway of phospholipase C-Ca$^{2+}$ mobilization induced by endothelin-1 in Rat-2 fibroblast. fibroblast.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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