Ko, Chan Seop;Kim, Jin-Baek;Hong, Min Jeong;Kim, Kyeong Hoon;Seo, Yong Weon
Plant Breeding and Biotechnology
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v.6
no.4
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pp.363-380
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2018
Wheat is frequently exposed to high temperature during anthesis and ripening period, which resulted in yield loss and detrimental end-use-quality. The transcriptome analysis of wheat under high temperature stress during the early stage of the grain filling period was undertaken. Three expression patterns of differentially expressed genes (DEGs) during grain filling period were identified. The DEGs of seed storage protein and starch-branching enzyme showed continuous increases in their expressions during high temperature stress, as well as during the recovery period. The activities of the enzymes responsible for the elimination of antioxidants were significantly affected by exposure to high temperature stress. Only the WAS-2 family genes showed increased transcription levels under high temperature stress in dehulled spikelets. The relative transcription levels for sub-genome specific WAS-2 genes suggested that WAS-2 genes reacted with over-expression under high temperature stress and decreased back to normal expression during recovery. We propose the role of WAS-2 as a protective mechanism during the stage of grain development under high temperature in spikelets.
Trace elements play crucial role in the maintenance of genome stability in the cells. Many endogenous defense enzymes are containing trace elements such as superoxide dismutase and metalloproteins. These enzymes are contributing in the detoxification of reactive oxidative species (ROS) induced by ionizing radiation in the cells. Zinc, copper, manganese, and selenium are main trace elements that have protective roles against radiation-induced DNA damages. Trace elements in the free salt forms have protective effect against cell toxicity induced by oxidative stress, metal-complex are more active in the attenuation of ROS particularly through superoxide dismutase mimetic activity. Manganese-complexes in protection of normal cell against radiation without any protective effect on cancer cells are more interesting compounds in this topic. The aim of this paper to review the role of trace elements in protection cells against genotoxicity and side effects induced by ionizing radiation.
Lee Young-Keun;Chang Hwa-Hyoung;Jang Yu-Sin;Huh Jae-Ho;Hyung Seok-Won;Chung Hye-Young
Korean Journal of Environmental Biology
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v.22
no.3
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pp.472-477
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2004
To study the radiation related gene expression in mutants of Bacillus lentimorbus WJ5 induced by gamm radiation, the simultaneous gene expression was analyzed by DNA micro array. We constructed DNA chips including two thousand randomly digested genome spots of B. lentimorbus WJ5 and compared its quantitative aspect with seven mutants induced by gamma radiation $(^{60}/Co)$. From the cluster analysis of gene expression pattern, totally 408 genes were expressed and 27 genes were significantly upregulated by the gamma radiation in all mutants. Especially, genes involved in repair (mutL, mutM), energy metabolism (acsA, sdhB, pgk, yhjB, citB), protease (npr), and reduction response to oxidative stress (HMM) were simultaneously upregulated. It seems that the induction of the direct and/or indirect repair related genes in mutants induced by gamma radiation could be remarkably different from the adaptive responses against acute exposure to radiation.
The induction of heme oxygenase-1(HO-1) by UV radiation provides a protective defence against oxidative stress, and has been well demonstrated in skin irradiated with UVA, but not UVB. In this study, we show that the induction of cutaneous HO-l can be attributed to UVB radiation. The expression of HO-1 mRNA was assessed in vivo by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis, and HO-1 enzyme activity was measured in microsomal preparation from irradiated mice. The mRNA level of HO-1 increases in liver and skin from 1d to 3d after UVB $(3KJ/m^2)$ exposure. The results of gene expression were same pattern of HO-1 enzyme activity in skin, but not in liver. HO-1 mRNA in liver resulted in a progressive increase to 4d after UVB exposure, but HO-1 activity in liver increased to 2d. This finding indicates that UVB radiation is an important inducer of HO-1 and increases in HO activity may protect tissue directly or indirectly from oxidative stress.
Metal ions are essential to life. However, some metals such as mercury are harmful, even when present at trace amounts. Toxicity of mercury arises mainly from its oxidizing properties. Ionizing radiation (IR) is an active tool for destruction of cancer cells and diagnosis of diseases, etc. IR induces DNA double strand breaks in the nucleus, In addition, it causes lipid peroxidation, ceramide generation, and protein oxidation in the membrane, cytoplasm and nucleus. Yeasts have been a commonly used material in biological research. In yeasts, the physiological response to changing environmental conditions is controlled by the cell types. Growth rate, mutation and environmental conditions affect cell size and shape distributions. In this work, the effect of IR and mercury chloride (II) on the morphology of yeast cells were investigated. Saccharomyces cerevisiae cells were treated with IR, mercury chloride (II) and IR combined with mercury chloride (II). Non-treated cells were used as a control group. Morphological changes were observed by a scanning electron microscope (SEM). The half-lethal condition from the previous experimental results was used to the IR combined with mercury. Yeast cells were exposed to 400 and 800 Gy at dose rates of 400Gy $hr^{-1}$ or 800 Gy $hr^{-1}$, respectively. Yeast cells were treated with 0.05 to 0.15 mM mercury chloride (II). Oxidative stress can damage cellular membranes through a lipidic peroxidation. This effect was detected in this work, after treatment of IR and mercury chloride (II). The cell morphology was modified more at high doses of IR and high concentrations of mercury chloride(II). IR and mercury chloride (II) were of the oxidative stress. Cell morphology was modified differently according to the way of oxidative stress treatment. Moreover, morphological changes in the cell membrane were more observable in the frequently stress treated cells than the temporarily stress treated cells.
Concrete filled steel tubular (CFST) composite girder is a new type of structures for bridge constructions. The existing design codes cannot be used to predict the thermal stress in the CFST truss girder structures under solar radiation. This study is to develop the temperature gradient curves for predicting thermal stress of the structure based on field and laboratory monitoring data. An in-field testing had been carried out on Ganhaizi Bridge for over two months. Thermal couples were installed at the cross section of the CFST truss girder and the continuous data was collected every 30 minutes. A typical temperature gradient mode was then extracted by comparing temperature distributions at different times. To further verify the temperature gradient mode and investigate the evolution of temperature fields, an outdoor experiment was conducted on a 1:8 scale bridge model, which was installed with both thermal couples and strain gauges. The main factors including solar radiation and ambient temperature on the different positions were studied. Laboratory results were consistent with that from the in-field data and temperature gradient curves were obtained from the in-field and laboratory data. The relationship between the strain difference at top and bottom surfaces of the concrete deck and its corresponding temperature change was also obtained and a method based on curve fitting was proposed to predict the thermal strain under elevated temperature. The thermal stress model for CFST composite girder was derived. By the proposed model, the thermal stress was obtained from the temperature gradient curves. The results using the proposed model were agreed well with that by finite element modelling.
Jung Myung Sun;Kang Kyoung Ah;Zhang Rui;Chae Sungwook;Yoo Byoung-Sam;Yang Young Taek;Lee Nam Ho;Park Jae Woo;Hyun Jin Won
Toxicological Research
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v.21
no.4
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pp.279-284
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2005
We have screened the cytoprotective effect against $H_2O_2$ and $\gamma-ray$ radiation induced oxidative stress from 32 Korean plants. Betula ermani var.saitoana (caulis, leaves), Rosa wichuraiana (caulis), Sorbus commixta (caulis), Weigela florida (leaves), Cirsium rhinoceros (whole plant), and Viburnum erosum (caulis) were found to scavenge 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical and intracellular reactive oxygen species (ROS). As a result, extracts of six plants reduced cell death of Chinese hamster lung fibroblast (V79-4) cells induced by $H_2O_2$ treatment. In addition, these extracts protected cell death of V79-4 cells damaged by $\gamma-ray$ radiation. In addition, these extracts scavenged ROS generated by radiation. Taken together, the results suggest that Betula ermani var. saitoana, Rosa wichuraiana, Sorbus commixta, Weigela florida, Cirsium rhinoceros, and Vibumum erosum protect V79-4 cells against oxidative damage by radiation through scavenging ROS.
Objectives: This video has been produced to provide better awareness for our patients about radiotherapy treatment for anxiety and stress. This video will give inexperienced patients a better understanding of the processes and expectations of the radiotherapy. We have produced a radiotherapy guidance video regarding work flow and a method of radiotherapy to relieve anxiety and stress. It also improves patients satisfaction and understanding of radiotherapy to provide a high-quality health care for radiotherapy patients with indirect experience. Methods: We have evaluated the effectiveness of the video compared to our existing verbal method. See below for the evaluation criteria; 1) Patients satisfaction rate of guidance 2) a comparison of understanding of radiotherapy 3) a comparison of a time of education for patients 4) a researching of an incidence rate of radiotherapy. Results: When compared to the verbal explanation the patients had a increased level of understanding of the radiotherapy treatment. The time to educate patient was decreased and the level of incidents during the treatment was decreased due to the patient having a better understanding of the whole process. Conclusion : In conclusion, the audiovisual education increased the understanding of radiotherapy for patients compared to verbal education. The video also helped patients to cooperate in treatment room so we can provide premium radiotherapy treatment. By reducing the treatment time and education processa we improved the patients overall experience.
Mitochondrial DNA (mtDNA) deletion is a well-known marker for oxidative stress and aging, and contributes to harmful effects in cultured cells and animal tissues. mtDNA biogenesis genes (NRF-1, TFAM) are essential for the maintenance of mtDNA, as well as the transcription and replication of mitochondrial genomes. Considering that oxidative stress is known to affect mitochondrial biogenesis, we hypothesized that ionizing radiation (IR)-induced reactive oxygen species (ROS) causes mtDNA deletion by modulating the mitochondrial biogenesis, thereby leading to cellular senescence. Therefore, we examined the effects of IR on ROS levels, cellular senescence, mitochondrial biogenesis, and mtDNA deletion in IMR-90 human lung fibroblast cells. Young IMR-90 cells at population doubling (PD) 39 were irradiated at 4 or 8 Gy. Old cells at PD55, and H2O2-treated young cells at PD 39, were compared as a positive control. The IR increased the intracellular ROS level, senescence-associated ${\beta}$-galactosidase (SA-${\beta}$-gal) activity, and mtDNA common deletion (4977 bp), and it decreased the mRNA expression of NRF-1 and TFAM in IMR-90 cells. Similar results were also observed in old cells (PD 55) and $H_2O_2$-treated young cells. To confirm that a increase in ROS level is essential for mtDNA deletion and changes of mitochondrial biogenesis in irradiated cells, the effects of N-acetylcysteine (NAC) were examined. In irradiated and $H_2O_2$-treated cells, 5 mM NAC significantly attenuated the increases of ROS, mtDNA deletion, and SA-${\beta}$-gal activity, and recovered from decreased expressions of NRF-1 and TFAM mRNA. These results suggest that ROS is a key cause of IR-induced mtDNA deletion, and the suppression of the mitochondrial biogenesis gene may mediate this process.
Fernando, Pattage Madushan Dilhara Jayatissa;Piao, Mei Jing;Kang, Kyoung Ah;Ryu, Yea Seong;Hewage, Susara Ruwan Kumara Madduma;Chae, Sung Wook;Hyun, Jin Won
Biomolecules & Therapeutics
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v.24
no.1
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pp.75-84
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2016
This study was designed to investigate the cytoprotective effect of rosmarinic acid (RA) on ultraviolet B (UVB)-induced oxidative stress in HaCaT keratinocytes. RA exerted a significant cytoprotective effect by scavenging intracellular ROS induced by UVB. RA also attenuated UVB-induced oxidative macromolecular damage, including protein carbonyl content, DNA strand breaks, and the level of 8-isoprostane. Furthermore, RA increased the expression and activity of superoxide dismutase, catalase, heme oxygenase-1, and their transcription factor Nrf2, which are decreased by UVB radiation. Collectively, these data indicate that RA can provide substantial cytoprotection against the adverse effects of UVB radiation by modulating cellular antioxidant systems, and has potential to be developed as a medical agent for ROS-induced skin diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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