Flavonoids show diverse bioactivities, such as anti-oxidant, anti-cancer, anti-allergic, anti-inflammatory, and anti-viral. Quercetin is one of the flavonoids present in a wide range of plants, especially onions and consumed all over the world. Recently, it is known that quercetin induces mitochondrial biogenesis in vivo and in vitro. However, detail mechanism of these actions remains unknown. We investigated quercetin's effects on mitochondrial biogenesis in HepG2 cells, and determined the mechanisms involved. We found that quercetin treatment induced the expression of mitochondrial biogenesis activators, $PGC-1{\alpha}$, NRF-1, TFAM, and mitochondrial proteins, cytochorome c and complex IV (COXIV). Moreover, amount of mitochondrial DNA was also increased by quercetin. Quercetin has been known to induce heme oxygenase (HO)-1 in several types of cells. Here, we found quercetin induces HO-1, and inhibition of HO-1 or CO, which is product of HO-1, decreased quercetin-induced mitochondrial biogenesis such as induction of $PGC-1{\alpha}$, NRF-1, TFAM, cytochorome c, COXIV, and mitochondrial DNA. These findings imply that quercetin can increase mitochondrial biogenesis via HO-1/CO system. High glucose results in dysfunction of mitochondria biogenesis. In the present study, 25 mM glucose decreased mitochondrial biogenesis and this damage was restored by quercetin. Conversely, inhibition of HO-1 or CO inhibited quercetin-induced mitochondrial biogenesis rescue. These results suggest that quercetin enhances mitochondrial biogenesis via HO-1/CO system and hence, can rescue mitochondria from damage by high glucose.
Sirt1 is the most prominent and extensively studied member of sirtuins, the family of mammalian class III histone deacetylases heavily implicated in health span and longevity. Although primarily a nuclear protein, Sirt1's deacetylation of Peroxisome proliferator-activated receptor Gamma Coactivator-$1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$) has been extensively implicated in metabolic control and mitochondrial biogenesis, which was proposed to partially underlie Sirt1's role in caloric restriction and impacts on longevity. The notion of Sirt1's regulation of PGC-$1{\alpha}$ activity and its role in mitochondrial biogenesis has, however, been controversial. Interestingly, Sirt1 also appears to be important for the turnover of defective mitochondria by mitophagy. I discuss here evidences for Sirt1's regulation of mitochondrial biogenesis and turnover, in relation to PGC-$1{\alpha}$ deacetylation and various aspects of cellular physiology and disease.
Mitochondria biogenesis requires a coordination of two genomes, nuclear DNA (nDNA) and mitochondrial DNA (mtDNA). Disruption of mitochondria function leads to a loss of mitochondrial membrane potential and ATP generating capacity and consequently results in chronic degenerative diseases including insulin resistance, metabolic syndrome and neurodegenerative diseases. Although PPAR-${\gamma}$ coactivator-$1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$) was discovered as a central regulator of mitochondria biogenesis and a transcriptional co-activator of nuclear respiratory factor (NRF) and mitochondrial transcription factor A (Tfam), the expressions of PGC-$1{\alpha}$, NRF and Tfam were not significantly altered in tissues showing abnormal mitochondria functions. This observation suggests that there should be another regulator(s) for mitochondria function. Here, we demonstrate microRNAs (miRNAs) can modulate mitochondria function. Overexpression of microRNA dissipated mitochondrial membrane potential and increased ROS production in vitro and in vivo. It will be discussed the target of microRNA and its role in metabolic syndrome.
The implications of nutrient starvation due to aging on the degeneration of the retinal pigment epithelium (RPE) is yet to be fully explored. We examined the involvement of AMPK activation in mitochondrial homeostasis and its relationship with the maintenance of a healthy mitochondrial population and epithelial characteristics of RPE cells under nutrient starvation. Nutrient starvation induced mitochondrial senescence, which led to the accumulation of reactive oxygen species (ROS) in RPE cells. As nutrient starvation persisted, RPE cells underwent pathological epithelial-mesenchymal transition (EMT) via the upregulation of TWIST1, a transcription regulator which is activated by ROS-induced NF-κB signaling. Enhanced activation of AMPK with metformin decelerated mitochondrial senescence and EMT progression through mitochondrial biogenesis, primed by activation of PGC1-α. Thus, by facilitating mitochondrial biogenesis, AMPK protects RPE cells from the loss of epithelial integrity due to the accumulation of ROS in senescent mitochondria under nutrient starvation.
Park, So-Jung;Shin, Ji-Hyun;Kang, Hee;Hwang, Jung-Jin;Cho, Dong-Hyung
BMB Reports
/
제44권8호
/
pp.517-522
/
2011
Mitochondrial dynamics not only involves mitochondrial morphology but also mitochondrial biogenesis, mitochondrial distribution, and cell death. To identify specific regulators to mitochondria dynamics, we screened a chemical library and identified niclosamide as a potent inducer of mitochondria fission. Niclosamide promoted mitochondrial fragmentation but this was blocked by down-regulation of Drp1. Niclosamide treatment resulted in the disruption of mitochondria membrane potential and reduction of ATP levels. Moreover, niclosamide led to apoptotic cell death by caspase-3 activation. Interestingly, niclosamide also increased autophagic activity. Inhibition of autophagy suppressed niclosamide-induced cell death. Therefore, our findings suggest that niclosamide induces mitochondria fragmentation and may contribute to apoptotic and autophagic cell death.
본 연구는 4주령의 male Wister rat을 대상으로 4주간 등열량 고지방식이 (50% calories from fat) 또는 지구성 운동 (treadmill running, slop 8%, 23m/min, 120분/일, 5일/주)이 미토콘드리아 생합성과 인슐린 저항성에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 4주간의 등열량 고지방식이는 일반 사료 집단에 비해 체중과 체지방량에 차이가 없었고, 혈중 포도당, 인슐린 수준 및 골격근내의 인슐린 유발 포도당 이동률도 4주간 등열량 고지방식이 및 일반 사료 집단 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 4주간 등열량 고지방식이와 지구성 운동을 병해 실시한 집단의 체중, 체지방, 혈중 포도당 수준도 다른 3집단과 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 지구성 운동을 실시한 집단은 고지방식이 집단보다 혈중 인슐린 수준이 유의하게(p<0.05) 낮게 나타났다. 4주간의 등열량 고지방식 또는 지구성 운동은 미토콘드리아 생합성을 증가시키지 않았으나 복합처치의 경우 유의하게(p<0.05) 증가시켰고, 이러한 현상은 혈중 유리지방산의 증가와 함께 나타났다(p<0.05). 이상의 연구 결과들을 종합하면 4주간의 등열량 고지방식과 지구성 운동 복합처치는 인슐린 저항성을 발생시키지 않고 미토콘드리아 표지인자를 유의하게 증가시킴으로 미토콘드리아 생합성을 안정적으로 증가시키는데 좋은 대안이 될 것으로 생각된다.
Ritika Singh;Ayushi Jain;Jayanth Kumar Palanichamy;T. C. Nag;Sameer Bakhshi;Archna Singh
Applied Microscopy
/
제51권
/
pp.20.1-20.12
/
2021
We explored the link between mitochondrial biogenesis and mitochondrial morphology using transmission electron microscopy (TEM) in lymphoblasts of pediatric acute lymphoblastic leukemia (ALL) patients and compared these characteristics between tumors and control samples. Gene expression of mitochondrial biogenesis markers was analysed in 23 ALL patients and 18 controls and TEM for morphology analysis was done in 15 ALL patients and 9 healthy controls. The area occupied by mitochondria per cell and the cristae cross-sectional area was observed to be significantly higher in patients than in controls (p-value=0.0468 and p-value<0.0001, respectively). The mtDNA copy numbers, TFAM, POLG, and c-myc gene expression were significantly higher in ALL patients than controls (all p-values<0.01). Gene Expression of PGC-1α was higher in tumor samples. The analysis of the correlation between PGC-1α expression and morphology parameters i.e., both M/C ratio and cristae cross-sectional area revealed a positive trend (r=0.3, p=0.1). The increased area occupied by mitochondria and increased cristae area support the occurrence of cristae remodelling in ALL. These changes might reflect alterations in cristae dynamics to support the metabolic state of the cells by forming a more condensed network. Ultrastructural imaging can be useful for affirming changes occurring at a subcellular organellar level.
Mitochondrial quality control systems are essential for the maintenance of functional mitochondria. At the organelle level, they include mitochondrial biogenesis, fusion and fission, to compensate for mitochondrial function, and mitophagy, for degrading damaged mitochondria. Specifically, in mitophagy, the target mitochondria are recognized by the autophagosomes and delivered to the lysosome for degradation. In this review, we describe the mechanisms of mitophagy and the factors that play an important role in this process. In particular, we focus on the roles of mitophagy adapters and receptors in the recognition of damaged mitochondria by autophagosomes. In addition, we also address a functional association of mitophagy with mitochondrial dynamics through the interaction of mitophagy adaptor and receptor proteins with mitochondrial fusion and fission proteins.
본 연구에서는 고지방식이로 유발된 비만 쥐의 골격근에서 유산소 운동과 레스베라트롤 투여가 미토콘드리아 생합성에 미치는 영향을 조사하였다. 4주령 C57BL/6의 수컷 쥐를 이용하여, 일반 식이 그룹(NC, n=10), 고지방식이 그룹(HR, n=10), 레스베라트롤 투여와 고지방식이 그룹(HRe, n=10), 유산소 운동 그룹(HE, n=10)으로 분류하였다. 유산소 운동은 16주 동안 40~60 min/day 동안 10-14m/min, 0% grade의 강도로 주당 4회 트레드밀 운동을 실시하였고, 레스베라트롤은 16주 동안 1일 1회, 주당 4회 체중 당 25 mg/kg을 투여하였다. COX-IV mRNA 발현은 NC와 HC 그룹 간에 유의한 차이가 있었으며(p<0.05), HE 그룹의 SIRT-3, $PGC-1{\alpha}$ 및 COX-IV mRNA 발현은 HC 및 HRe 그룹에 비해 유의하게 증가하였다(p<0.05). 또한, 오직 HE 그룹의 $PGC-1{\alpha}$ 및 COX-IV mRNA의 발현만이 HC 그룹에 비해 유의하게 증가하였다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해보면, 고지방식이로 유발된 비만 쥐는 골격근에서 미토콘드리아 생합성 유전자 발현에 영향을 나타내지 않는 것으로 보인다. 하지만, 유산소 운동 훈련은 고지방식이로 유발된 비만 쥐의 골격근에서 미토콘드리아 생합성 유전자 발현을 증가시키는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 레스베라트롤 투여가 아닌 유산소 운동이 고지방식이로 유도된 쥐의 골격근에서 미토콘드리아 생합성에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.
비정상적인 미토콘드리아에 의해 산화 스트레스가 증가하면 세포내 신호전달 및 유전자 발현에 손상을 일으켜 인슐린 저항성이나 당뇨병 등의 여러 질환들을 유발한다. 그런데 자식작용은 산화 스트레스로 기능이 저하된 미토콘드리아를 제거하여 인슐린 저항성 등을 억제해준다. 한편 운동도 미토콘드리아 생합성을 강화시켜 조직의 기능저하나 퇴행을 회복시켜준다. 따라서 운동과 자식작용이 서로 연관되어 미토콘드리아 생합성을 유도하는 신호체계로 작용할 가능성이 있고, 이 연구를 통해 운동 혹은 AICAR (aminoimidazole-4-carboxamide-1-${\beta}$-D-ribofuranoside)처치로 활성 화된 AMPK(5'-AMP- activated protein kinase) 신호전달체계가 미토콘드리아 생합성을 증가시키는 경로에 자식작용이 관여하는지의 여부를 확인하고자 하였다. 연구결과에 따르면, 6시간의 급성운동으로 쥐의 골격근에서 PGC-1(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1)과 mtTFA (mitochondrial transcription factor A)의 mRNA 발현이 유의하게 증가하였다. 하지만 자식작용 표지제인 LC3(microtubule-associated proteinl light chain 3)의 mRNA 발현은 증가경향을 나타냈지만 유의하지 않았다. 한편 C2C12 근세포에서도 AICAR 처치에 의해 PGC-1, mtTFA mRNA 발현이 모두 증가하였지만, 이러한 증가는 LC3 SiRNA에 의해서 억제되지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들을 통해 자식작용은 AMPK에 의해 조절되는 신호전달 전달체계와는 다른 경로로 미토콘드리아 생합성에 영향을 미칠 것으로 사료된다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.