The Alu element, the most abundant transposable element, is transcribed to Alu RNA. We hypothesized that the PIWI protein regulates the expression of Alu RNA in retinal pigment epithelial (RPE) cells, where accumulated Alu RNA leads to macular degeneration. Alu transcription was induced in RPE cells treated with $H_2O_2$. At an early stage of oxidative stress, PIWIL4 was translocated into the nucleus; however, subsequently it was sequestered into cytoplasmic stress granules, resulting in the accumulation of Alu RNA. An elevated amount of Alu RNA was positively correlated with the disruption of the epithelial features of RPE via induction of mesenchymal transition. Therefore, we suggest that oxidative stress causes Alu RNA accumulation via PIWIL4 sequestration into the cytoplasmic stress granules.
Ha, Sun-Hwa;Jeong, Ye-Sol;Lim, Sun-Hyung;Kim, Jae-Kwang;Lee, Dong-Ho;Lee, Jong-Yeol;Kim, Young-Mi
Horticultural Science & Technology
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v.30
no.2
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pp.107-122
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2012
In plants, color is a powerful tool to attract insects and herbivores which act as pollinators and vehicles of seed dispersion. In particular, flower color has held key post for human with aesthetic value. Horticultural industry has developed methods to produce new and attractive color varieties in flowering plants. Carotenoids are one of the main pigments being responsible for red, orange, and yellow colors. Their biosynthetic pathway has been considered as a major target of metabolic engineering for color modification of flowers and fruits. Here, we review the diverse efforts to modify pigment phenotype by the control of carotenogenic gene expression and enzyme levels. Recent reports about regulating degradation and storage of carotenoids will be also summarized to help the creation of engineered flower with novel color phenotype which is not existed in nature.
The present study demonstrated that valproic acid (VPA) transcriptionally regulates human GM3 synthase (hST3Gal V), which catalyzes ganglioside GM3 biosynthesis in ARPE-19 human retinal pigment epithelial cells. For this, we characterized the promoter region of the hST3Gal V gene. Functional analysis of the 5'-flanking region of the hST3Gal V gene revealed that the -177 to -83 region functions as the VPA-inducible promoter and that the CREB/ATF binding site at -143 is crucial for VPA-induced expression of hST3Gal V in ARPE-19 cells. In addition, the transcriptional activity of hST3Gal V induced by VPA in ARPE-19 cells was inhibited by SP600125, a c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor. In summary, our results identified the core promoter region in the hST3Gal V promoter and for the first time demonstrated that ATF2 binding to the CREB/ATF binding site at -143 is essential for transcriptional activation of hST3Gal V in VPA-induced ARPE-19 cells.
Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of blindness in elderly individuals. However, the currently used intravitreal injections of anti-vascular endothelial growth factor are invasive, and repetitive injections are also accompanied by a risk of intraocular infection. The pathogenic mechanism of AMD is still not completely understood, but a multifactorial mechanism that combines genetic predisposition and environmental factors, including cellular senescence, has been suggested. Cellular senescence refers to the accumulation of cells that stop dividing due to the presence of free radicals and DNA damage. Characteristics of senescent cells include nuclear hypertrophy, increased levels of cell cycle inhibitors such as p16 and p21, and resistance to apoptosis. Senolytic drugs remove senescent cells by targeting the main characteristics of these cells. One of the senolytic drugs, ABT-263, which inhibits the antiapoptotic functions of Bcl-2 and Bcl-xL, may be a new treatment for AMD patients because it targets senescent retinal pigment epithelium (RPE) cells. We proved that it selectively kills doxorubicin (Dox)-induced senescent ARPE-19 cells by activating apoptosis. By removing senescent cells, the expression of inflammatory cytokines was reduced, and the proliferation of the remaining cells was increased. When ABT-263 was orally administered to the mouse model of senescent RPE cells induced by Dox, we confirmed that senescent RPE cells were selectively removed and retinal degeneration was alleviated. Therefore, we suggest that ABT-263, which removes senescent RPE cells through its senolytic effect, has the potential to be the first orally administered senolytic drug for the treatment of AMD.
Bong Sun Kim;Ra-Yeong Choi;Haeyong Kweon;Joon Ha Lee;In-Woo Kim;Minchul Seo
Food Science of Animal Resources
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v.44
no.3
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pp.699-709
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2024
Oxya chinensis sinuosa (OC) is a well-known edible insect. Several researches on the health benefits of OC consumption have been performed to date; however, their effect on eye health remains largely unknown. This study aimed to assess the protective effects of OC extracts on the oxidative stress on the retinal pigment epithelium (RPE) cells. Oxidative damage has been identified as one of the key regulatory factors in agerelated macular degeneration. H2O2-induced reactive oxygen species (ROS) production, a well-known oxidative stress factor, can cause cell death in retinal pigment epithelia cells. In this study, we found that three OC extracts effectively prevented H2O2-induced ROS production and subsequent death of ARPE-19 cells in a dose-dependent manner. In addition, the OC extracts inhibited the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases including p38, JNK, and ERK. The OC extracts restored IκBα degradation induced by H2O2, indicating that OC extracts suppressed the activation of nuclear factorκB. Furthermore, the three OC extracts were shown to have antioxidant effects by upregulating the intracellular expression of key antioxidant proteins such as SOD, NQO, and HO-1. Here we demonstrated the antioxidant and anti-apoptotic effects of the OC extracts on ARPE-19, indicating their potential role in improving eye health. These results suggest that three OC extracts plays a critical role in oxidative stress-induced cell death protects in ARPE-19 cells.
Anthocyanins belong to phenolic pigments and are known to have various pharmacological activities. This study aimed to investigate whether anthocyanins could inhibit hydrogen peroxide (H2O2)-induced oxidative damage in human retinal pigment epithelial ARPE-19 cells. Our results indicated that anthocyanins suppressed H2O2-induced genotoxicity, while inhibiting reactive oxygen species (ROS) production and preserving diminished glutathione. Anthocyanins also suppressed H2O2-induced apoptosis by reversing the Bcl-2/Bax ratio and inhibiting caspase-3 activation. Additionally, anthocyanins attenuated the release of cytochrome c into the cytosol, which was achieved by interfering with mitochondrial membrane disruption. Moreover, anthocyanins increased the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) as well as its activity, which was correlated with the phosphorylation and nuclear translocation of nuclear factor-erythroid-2 related factor 2 (Nrf2). However, the cytoprotective and anti-apoptotic effects of anthocyanins were significantly attenuated by the HO-1 inhibitor, demonstrating that anthocyanins promoted Nrf2-induced HO-1 activity to prevent ARPE-19 cells from oxidative stress. Therefore, our findings suggest that anthocyanins, as Nrf2 activators, have potent ROS scavenging activity and may have the potential to protect ocular injury caused by oxidative stress.
Numerous natural herbal compounds have been reported to inhibit adhesion and migration of leukocytes to the site of inflammation Licorice extracts, which have been widely used in traditional Chinese medicinal preparation, possess various pharmacological effects. Isoliquiritigenin, a biogenetic precursor of flavonoids with various pharmacological effects, is a natural pigment present in licorice. We attempted to explore whether licorice extracts and isoliquiritigenin mitigate monocyte adhesion to tumor necrosis factor-$\alpha$ (TNF-$\alpha$)-activated human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). In addition, it was tested whether the inhibition of monocyte adhesion to the activated HUVEC accompanied a reduction in vascular cell adhesion molecule-l expression(VCAM-l). Dry-roasted licorice extracts in methylene chloride but not in ethanol markedly interfered with THP-l monocyte adhesion to INF-$\alpha$-activated endothelial cells. licochalcone A compound isolated from licorice extract in methylene chloride appeared to modestly inhibit the interaction of THP-l monocytes and activated endothelium. In addition, isoliquiritigenin abolished the monocyte adhesion with attenuating VCAM-l protein expression on HUVEC induced by INF-$\alpha$. These results demonstrated that non-polar components from dry-roasted licorice extracts containing licochalcone A as well as isoliquiritigenin were active in blocking monocyte adhesion to cytokine-activated endothelimn, which appeared to be mediated most likely through the inhibition of VCAM-l expression on HUVEC. Therefore, licorice may hamper initial inflammatory events on the vascular endothelium involving induction of endothelial cell adhesion molecules.
The purple $(pr^+)$ gene of Drosophila and its associated enzyme, sepiapterin synthase, were employed in a study of the relationship between ontogenic expression and the location of the gene in the genome, Enzyme assays performed at different developmental stages indicate the $T(Y:2)pr^c5, cn/pr^c4 cn$ flies (files in which $pr^+$ has been translocated and which exhibit variegation) have a reduced amount of enzyme activity as compared with both wild-type and $pr^1$ flies. This reduction in activity was not found in larval stages, which suggests that the inactivation process probably occurs in late larval or early pupal stages. Tryptophan pyrrolase, the enzyme system associated with vermilion $(v^+)$, was also examined for activity in different developmental stages of the fly. Genotype carrying a translocated $v^+$ shows a peak of tryptophan pyrrolase activity in late larval stages, whereas, Oregon-R exhibits the lowest activity at this period.
Lee, So Jin;Kim, Hye Yun;Kim, Seul Ji;Yang, Jaewon;Lee, Seon Ui;Park, Chan Hum;Joo, Choun-Ki;Khang, Gilson
Polymer(Korea)
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v.38
no.3
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pp.364-370
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2014
The retinal pigment epithelium (RPE) plays an important role in maintaining a healthy retina and the degeneration of RPE caused a number of retinal diseases. The transplantation of RPE has recently become a possible therapeutic modality for retinal degeneration. To transplant RPE cells securely, substrates are essential, and then as a substrate, we fabricated films using silk that has unique mechanical properties and biocompatibility. After the FTIR spectra, contact angle and biodegradation of silk films were confirmed, RPE cells were seeded and the influence of RPE cells on silk films was examined. We measured the cell adhesion, cell viability, morphology and specific mRNA expression by MTT assay, SEM, immunofluorescence and RT-PCR. In this study, we confirmed that attachment, proliferation and phenotype maintenance of RPE cells cultured on silk films were great, and thereby we were able to confirm the potential applications of silk films as tissue engineering carrier for regeneration of retina.
The objective of the present studies was to develop and validate a system for isolation, purification and extended culture of pigment-producing cells in alpaca skin (melanocytes) responsible for coat color and to determine the effect of alpha melanocyte stimulating hormone treatment on mRNA expression for the melanocortin 1 receptor, a key gene involved in coat color regulation in other species. Skin punch biopsies were harvested from the dorsal region of 1-3 yr old alpacas and three different enzyme digestion methods were evaluated for effects on yield of viable cells and attachment in vitro. Greatest cell yields and attachment were obtained following dispersion with dispase II relative to trypsin and trypsin-EDTA treatment. Culture of cells in medium supplemented with basic fibroblast growth factor, bovine pituitary extract, hydrocortisone, insulin, 12-O-tetradecanolphorbol-13-acetate and cholera toxin yielded highly pure populations of melanocytes by passage 3 as confirmed by detection of tyrosinase activity and immunocytochemical localization of melanocyte markers including tyrosinase, S-100 and micropthalmia-associated transcription factor. Abundance of mRNA for tyrosinase, a key enzyme in melanocyte pigment production, was maintained through 10 passages showing preservation of melanocyte phenotypic characteristics with extended culture. To determine hormonal responsiveness of cultured melanocytes and investigate regulation of melanocortin 1 receptor expression, cultured melanocytes were treated with increasing concentrations of ${\alpha}$-melanocyte stimulating hormone. Treatment with ${\alpha}$-melanocyte stimulating hormone increased melanocortin receptor 1 mRNA in a dose dependent fashion. The results demonstrated culture of pure populations of alpaca melanocytes to 10 passages and illustrate the potential utility of such cells for studies of intrinsic and extrinsic regulation of genes controlling pigmentation and coat color in fiber-producing species.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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