Hwang, In Sun;Brady, Jen;Martin, Gregory B.;Oh, Chang-Sik
The Plant Pathology Journal
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제33권2호
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pp.163-169
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2017
$SIMAPKKK{\alpha}$, a tomato (Solanum lycopersicum) mitogen-activated protein kinase kinase kinase, is a positive regulator of Pto-mediated effector-triggered immunity, which elicits programmed cell death (PCD) in plants. In this study, we examined whether putative phosphorylation sites in the conserved activation segment of the $SIMAPKKK{\alpha}$ kinase domain are critical for eliciting PCD. Three amino acids, $threonine^{353}$, $serine^{360}$ ($Ser^{360}$), or $serine^{364}$ ($Ser^{364}$), in the conserved activation segment of $SIMAPKKK{\alpha}$ kinase domain were substituted to alanine (T353A, S360A, or S364A), and these variants were transiently expressed in tomato and Nicotiana benthamiana plants. Two alanine substitutions, S360A and S364A, completely abolished $SIMAPKKK{\alpha}$ PCD-eliciting activity in both plants, while T353A substitution did not affect its PCD-eliciting activity. $SIMAPKKK{\alpha}$ wild type and variant proteins accumulated to similar levels in plant leaves. However, $SIMAPKKK{\alpha}$ protein with the largest size was missed when either S360A or S364A substitutions were expressed, whereas proteins with the smaller masses were more accumulated than those of full-length of $SIMAPKKK{\alpha}$ and T353A. These results suggest that phosphorylation of $SIMAPKKK{\alpha}$ at $Ser^{360}$ and $Ser^{364}$ is critical for PCD elicitation in plants.
Potato Rpi-blb2 encodes a protein with a coiled-coil-nucleotide binding site and leucine-rich repeat (CC-NBSLRR) motif that recognizes the Phytophthora infestans AVRblb2 effector and triggers hypersensitive cell death (HCD). To better understand the components required for Rpi-blb2-mediated HCD in plants, we used virus-induced gene silencing to repress candidate genes in Rpi-blb2-transgenic Nicotiana benthamiana plants and assayed the plants for AVRblb2 effector. Rpi-blb2 triggers HCD through NbSGT1-mediated pathways, but not NbEDS1- or NbNDR1-mediated pathways. In addition, the role of salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), and ethylene (ET) in Rpi-blb2-mediated HCD were analyzed by monitoring of the responses of NbICS1-, NbCOI1-, or NbEIN2-silenced or Rpi-blb2::NahG-transgenic plants. Rpi-blb2-mediated HCD in response to AVRblb2 was not associated with SA accumulation. Thus, SA affects Rpi-blb2-mediated resistance against P. infestans, but not Rpi-blb2-mediated HCD in response to AVRblb2. Additionally, JA and ET signaling were not required for Rpi-blb2-mediated HCD in N. benthamiana. Taken together, these findings suggest that NbSGT1 is a unique positive regulator of Rpi-blb2-mediated HCD in response to AVRblb2, but EDS1, NDR1, SA, JA, and ET are not required.
옥수수(Zea mays)는 단성화 식물로서 암꽃과 수꽃이 한 식물체내에 분리되어서 존재하며 수정시 이질성을 높이는 방향으로 진화되었다. 암꽃과 수꽃 각각은 단성화 상태로 분화하기 전에 한 개의 암술과 세 개의 수술 원시세포가 동일하게 형성된다. 옥수수가수꽃으로 분화할 때는 암술 원시세포에서 세포사멸 현상이 일어나는데 이것은 TASSELSEED 유전자들에 의해 매개된다. 이와 대조적으로 암꽃의 암술에서는 TASSELSEED 유전자들에 의한 세포사멸이 억제되는데 여기에는 SILKLESS1 유전자가 관여한다. 한편, 암꽃의 수술에서는 세포주기 멈춤 현상이 오랜 시간 지속되다가 결국에는 수술이 죽게 된다. 이때 세포주기를 조절하는 유전자인 CYCLIN B 와 WEE1 유전자가 이 과정에 참여한다. 이와 더불어, 지베렐린 생합성의 시간적 공간적 조절이 수술의 세포주기 멈춤의 원인이 된다. 본 총설에서는 옥수수의 성 결정 과정 중에 일어나는 세포사멸, 세포 방어, 세포주기 멈춤에 대하여 분자세포 발생 생물학 및 유전학적인 견지에서 고찰하였다.
Tobacco (Nicotiana tabacum cvs.Xanthi-nc and NC 82) plants infected with Tobacco mosaic virus (TMV) were examined ultrastructurally. Local lesions produced by TMV were sunken and withered. The plants were subjected to temperature shift (TS), a method to produce programmed cell death (PCD), by placing the infected plants initially at high temperature (35$^{\circ}C$) for 2 days and then shifting them to greenhouse temperature (22-27$^{\circ}C$). As a result, expanded lesions around the original necrotic lesions were produced. The expanded area initially had no symptoms, but it withered and became necrotic 15 h after TS. No ultrastructural changes related to PCD were noted at 0 h after TS in Xanthi-nc tobacco tissues as well as in healthy and susceptible tobacco tissues infected with TMV, At 6 h after TS, chloroplasts were convoluted and cytoplasm began to be depleted; however no necrotic cells were found. At 17 h after TS, ground cytoplasm of affected cells was completely depleted and chloroplasts were stacked together with bent cell wall or dispersed in the intracellular space. Necrotic cells were also observed, containing virus particles in the necrotic cytoplasm. There were initially two types of symptoms in the expanded lesions: chlorosis and non-chlorosis (green). Abundant TMV particles and X-bodies were only found in the chlorotic tissue areas. These results suggest that PCD by TMV infection may start with the wilting of cells and tissues before necrotic lesion formation.
Hematulin, Arunee;Ingkaninan, Kornkanok;Limpeanchob, Nanteetip;Sagan, Daniel
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제15권4호
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pp.1871-1877
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2014
Enhancing of radioresponsiveness of tumors by using radiosensitizers is a promising approach to increase the efficacy of radiation therapy. Recently, the ethanolic extract of the medicinal plant, Derris scandens Benth has been identified as a potent radiosensitizer of human colon cancer HT29 cells. However, cell death mechanisms underlying radiosensitization activity of D scandens extract have not been identified. Here, we show that treatment of HT-29 cells with D scandens extract in combination with gamma irradiation synergistically sensitizes HT-29 cells to cell lethality by apoptosis and mitotic catastrophe. Furthermore, the extract was found to decrease Erk1/2 activation. These findings suggest that D scandens extract mediates radiosensitization via at least two distinct modes of cell death and silences pro-survival signaling in HT-29 cells.
The leaves of Mirabilis jalapa L contains protein fraction presumed ribosome-inactivating protein (RIP). RIP is a group of protein that has RNA N-glycosidase activity that is capable to inhibit protein synthesis. Protein fraction of the plant was shown to be cytotoxic on HeLa cell-line, however, the mechanism by which the protein kill the cells is not identified yet, whether trough apoptosis, necrosis, or other mechanism. This research aim to study the mechanism of cell death caused by the protein fraction isolated from the leaves of this plant on HeLa and Raji cell-line, as representative of different kind of cancer cells. Results showed that protein fraction isolated from the leaves of Mirabilis jalapa L was more cytotoxic to HeLa cell-line (LC50: 0.65 mg/ml) than to Raji cell-line (1.815 mg/ml) on 48 hours incubation time. Moreover, it was demonstrated that the death of HeLa cells caused by the protein fraction was due to induction of apoptosis, while on Raji cell-line was due to non-apoptosis way, presumably via necrosis.
Schisandra chinensis have been traditionally used in Asia for the treatment of dyspnea, cough, mouth dryness, spontaneous diaphoresis, nocturnal diaphoresis, nocturnal emission, dysentery, insomnia and amnesia. The purpose of this study is to evaluate the protective effects of Schisandra chinensis on oxidative DNA damage and lipid peroxidation induced by ROS in non cellular and cellular system. DPPH radical, hydroxyl radical and hydrogen peroxide scavenging assay were used to measure the antioxidant activities. Phi X-174RF I plasmid DNA cleavage assay and intracellular DNA migration assay were used to evaluate the protective effect on oxidative DNA damage. MTT assay and lipid peroxidation assay were used for evaluating the protective effect on oxidative cell damage. It was found to scavenge DPPH radical, hydrogen peroxide and hydroxyl radical and it inhibited oxidative DNA damage, lipid peroxidation and cell death induced by hydroxyl radical. These data indicate that Schisandra chinensis possesses a spectrum of antioxidant and DNA-protective properties
칼슘은 동물과 마찬가지로 식물에서도 다양한 신호를 전달하는 2차 매개체로 잘 알려져 있다. 특히, 세포사멸 현상을 유도하는 신호전달에 칼슘의 관여는 잘 보고되어 있다. 최근 발표된 논문에서 액포막에 존재하는 $Ca^{2+}$-ATPases(ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이된 식물체의 잎에서 세포사멸 표현형을 관찰했으며, 이러한 세포사멸 현상이 salicylic acid (SA)에 의존적이라고 보고했다. 또한 앞선 연구들에서 vacuolar processing enzymes (VPEs)이 생물학적 또는 비생물학적 스트레스에 의해서 유발되는 SA에 의해서 활성화 된다고 보고하였다. 본 연구에서는 액포막 $Ca^{2+}$-ATPases (ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이 된 식물체에서 VPEs의 유전자 발현이 상당히 증가되어 있고 효소 활성도 증가됨을 확인했다. 이 결과를 바탕으로, aca4/aca11/avpe와 aca4/aca11/${\gamma}$vpe 그리고, aca4/aca11/avpe/${\gamma}$vpe의 삼중과 사중 돌연변이체를 구축했다. 이들과 aca4/aca11의 이중 돌연변이체의 세포사멸 표현형을 비교 관찰한 결과, 삼중과 사중 돌연변이에서 세포사멸 현상이 일정기간 억제되는 것을 관찰했다. 또한, 삼중과 사중의 돌연변이체에서 VPEs의 효소 활성이 많이 감소되는 현상으로 나타났다. 결론적으로, $Ca^{2+}$-ATPases (ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이된 식물체에서는 SA가 유발되며, 이러한 SA에 의해서 VPEs의 단백질이 활성화되어 세포사멸 현상이 발생할 것으로 사료된다.
COPI vesicles are essential to the retrograde transport of proteins in the early secretory pathway. The COPI coatomer complex consists of seven subunits, termed ${\alpha}-$, ${\beta}-$, ${\beta}^{\prime}-$, ${\gamma}-$, ${\delta}-$, ${\varepsilon}-$, and ${\zeta}$-COP, in yeast and mammals. Plant genomes have homologs of these subunits, but the essentiality of their cellular functions has hampered the functional characterization of the subunit genes in plants. Here we have employed virus-induced gene silencing (VIGS) and dexamethasone (DEX)-inducible RNAi of the COPI subunit genes to study the in vivo functions of the COPI coatomer complex in plants. The ${\beta}^{\prime}-$, ${\gamma}-$, and ${\delta}$-COP subunits localized to the Golgi as GFP-fusion proteins and interacted with each other in the Golgi. Silencing of ${\beta}^{\prime}-$, ${\gamma}-$, and ${\delta}$-COP by VIGS resulted in growth arrest and acute plant death in Nicotiana benthamiana, with the affected leaf cells exhibiting morphological markers of programmed cell death. Depletion of the COPI subunits resulted in disruption of the Golgi structure and accumulation of autolysosome-like structures in earlier stages of gene silencing. In tobacco BY-2 cells, DEX-inducible RNAi of ${\beta}^{\prime}$-COP caused aberrant cell plate formation during cytokinesis. Collectively, these results suggest that COPI vesicles are essential to plant growth and survival by maintaining the Golgi apparatus and modulating cell plate formation.
Objectives : The purpose of the study is to determine the neuroprotective effects of the water and 80% EtOH extract of some herbal medicine plant on ischemia reperfusion-induced cell death in SK-N-SH human brain neuronal cells. Methods : SK-N-SH cells were treated with 3mM sodium azide and 10 mM 2-deoxy-D-glucose for 45 min, ptior to the addition of different concentrations of herbal medicine plant extract (0, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 ${\mu}g/ml$) for 2 hr and then reperfused with growth medium, incubated for 24 h. Cell viability was determined by WST-1 assay, and ATP/ADP levels were measured by ADP/ATP ratio assay kit. Results : Herbal medicine plant extract significantly inhibited decreasing the cell viability in ischemia-induced SK-N-SH cells. Also increased the ratio of ADP/ATP in ischemia-induced neuronal cells. Conclusions : Our results suggest that herbal medicine plant extract has a neuroprotective property via increasing the energy levels in neuronal cells, suggesting that extract may has a therapeutic potential in the treatment of ischemic brain injury. The exact component and mechanism remains for the future study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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