• Molecules and Cells
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• 제46권7호
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• pp.441-450
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• 2023

β-Catenin (Ctnnb1) has been shown to play critical roles in the development and maintenance of epithelial cells, including the retinal pigment epithelium (RPE). Ctnnb1 is not only a component of intercellular junctions in the epithelium, it also functions as a transcriptional regulator in the Wnt signaling pathway. To identify which of its functional modalities is critically involved in mouse RPE development and maintenance, we varied Ctnnb1 gene content and activity in mouse RPE lineage cells and tested their impacts on mouse eye development. We found that a Ctnnb1 double mutant (Ctnnb1^dm), which exhibits impaired transcriptional activity, could not replace Ctnnb1 in the RPE, whereas Ctnnb1^Y654E, which has reduced affinity for the junctions, could do so. Expression of the constitutively active Ctnnb1^∆ex3 mutant also suppressed the development of RPE, instead facilitating a ciliary cell fate. However, the post-mitotic or mature RPE was insensitive to the loss, inactivation, or constitutive activation of Ctnnb1. Collectively, our results suggest that Ctnnb1 should be maintained within an optimal range to specify RPE through transcriptional regulation of Wnt target genes in the optic neuroepithelium.

• BMB Reports
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• 제44권6호
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• pp.405-409
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• 2011

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.

• 생명과학회지
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• 제27권11호
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• pp.1349-1356
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• 2017

$K^+$ 통로 개방제들은 심근, 뇌, 골격근 등에서 세포막 혹은 미토콘드리아 내막에 존재하는 큰 전도성의 $Ca^{2+}$-의 존성 $K^+$ (BK) 통로 및 ATP-조절성 $K^+$ 통로(ATP-sensitive $K^+$ channels, $K_{ATP}$)에 작용하여 허혈성 혹은 산화성 세포 손상을 완화하는 효과가 있는 것으로 보고되어 있다. 본 연구에서는 망막 색소 상피세포주인 ARPE-19 세포를 실험 모델로 하여 큰 전도성의 BK 통로 개방제인 NS 1619가 유사한 보호 효과를 나타낼 수 있는지, 또한 그 작용기전이 무엇인지를 확인하고자 하였다. AREE-19 세포를 여러 형태의 산화 스트레스에 노출시켜 세포 손상을 유발하고 그 손상의 정도 및 이에 미치는 NS 1619의 효과를 trypan blue 배출능, Tunel 염색 분석을 통하여 측정하였다. NS 1619는 여러 형태의 산화 스트레스에 의한 괴사성 및 apoptosis에 의한 세포 손상을 효과적으로 방지하였으며 그 보호 효과는 BK 통로 봉쇄제인 paxilline 의해 차단되었다. NS 1619는 $H_2O_2$에 의한 세포내 ATP 고갈을 현저히 완화시켰으며, 또한 MTT 환원능으로 측정한 미토콘드리아의 기능을 보호하는 효과를 보였다. 유세포형광 분석법을 이용한 실험에서 NS 1619는 $H_2O_2$에 의한 미토콘드리아 막전압의 소실을 유의하게 방지하였다. 이상의 결과들을 종합하면 NS 1619는 망막 색소 상피세포에서 산화성 세포 손상을 방지하는 효과를 나타내며 그 기전에 미토콘드리아 기능에 대한 보호 작용이 연관되어 있는 것으로 사료된다.

• BMB Reports
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• 제52권3호
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• pp.196-201
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• 2019

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.

• Molecules and Cells
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• 제44권3호
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• pp.168-178
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• 2021

The retinal pigment epithelium (RPE) forms a monolayer sheet separating the retina and choroid in vertebrate eyes. The polarized nature of RPE is maintained by distributing membrane proteins differentially along apico-basal axis. We found the distributions of these proteins differ in embryonic, post-natal, and mature mouse RPE, suggesting developmental regulation of protein trafficking. Thus, we deleted tumor susceptibility gene 101 (Tsg101), a key component of endosomal sorting complexes required for transport (ESCRT), in embryonic and mature RPE to determine whether ESCRT-mediated endocytic protein trafficking correlated with the establishment and maintenance of RPE polarity. Loss of Tsg101 severely disturbed the polarity of RPE, which forms irregular aggregates exhibiting non-polarized distribution of cell adhesion proteins and activation of epidermal growth factor receptor signaling. These findings suggest that ESCRT-mediated protein trafficking is essential for the development and maintenance of RPE cell polarity.

• Applied Microscopy
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• 제27권2호
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• pp.131-144
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• 1997

The present study was carried out to investigate the processes of the ultrastructural differentiation and the acetylcholinesterase (AChE) activities of the developing rat retina. The results are as follows. The retina of fetal rat on the 13th day of gestation showed the early stage of differentiation. Briefly, there appeared dividing chromosomes, the plentiful free ribosomes, and the high ratio of nucleus to cytoplasm. The reaction products by AChE were localized at the membrane of endoplasmic reticulum and on the outer membrane of nucleus. Ultrastructures and AChE activities in the retina of the fetal rats on the 18th day of gestation were similar to those of the prior stages, except the appearence of rough endoplasmic reticulum and Golgi apparatus. According to the ultrastructural observations, the rat retina was still in immature state at birth, but the pigment epithelial cells were fully differentiated, e. g. the increase of melanin granules, the development of mitochondria and Golgi apparatus. The AChE activity was weekly detected. The differentiated retinal layers and the outer segment of photoreceptor cells were observed on the 7th postnatal day. And the pigment epithelium appeared to be fully differentiated. On the 14th postnatal day, rat retina were completely differentiated. In other words, the rat retina was characterized by the prominent outer segments, phagocytosed residues in the pigment epithelium, and the localization of reaction products by AChE in the synapses. In conclusion, the differentiation of rat retina is charaterized by the changes of cell shape, the increase of retinal layers, and the alterations of AChE activities. It seems that rat retina is to be functional from 2 weeks of birth onward, coinciding with the eye opening of the juvenile rats.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.126-136
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• 2021

산화적 스트레스에 의한 망막 색소상피 세포의 손상 및 퇴화는 시력 소실을 포함한 다양한 망막질환의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 천연물 유래 14종 단일 성분과 합성 화합물 2종을 대상으로 망막질환 개선 가능성을 평가하기 위해, 사람 유래 망막 색소상피 세포를 대상으로 산화적 스트레스에 의한 세포 손상에 대한 보호 효능을 평가하였다. 그 결과, 16종의 후보물질 중 H2O2에 의해 유발된 세포독성을 개선시키는 효능을 보인 5종(auranofin, FK-509, hemistepsin A, honokiol 및 spermidine)을 선별하였다. 이를 기반으로 H2O2에 의한 미토콘드리아 기능 손상 및 활성 저하 억제능을 평가하였으며, auranofin을 제외한 4종에서 유의한 세포 보호 효능이 관찰되었다. 더불어 H2O2에 의해 유도된 DNA 손상에 미치는 영향을 조사한 결과, FK-506, honokiol과 spermidine이 DNA 손상을 개선시켰음을 확인하였다. 그러나 5종의 후보물질이 활성 산소종의 생성에는 뚜렷한 억제 효능을 나타내지 않았으며, 이는 5종의 후보 물질이 ROS-비의존적 기전을 통해 세포 보호효과를 나타낼 것으로 사료된다. 이상의 결과를 바탕으로, 조사 대상 후보물질 중에서 spermidine이 산화적 스트레스로부터 망막 색소상피 세포의 보호 효능이 가장 우수한 천연물 유래 단일 물질임을 규명하였으며, 동시에 합성물질로는 FK-506이 망막 세포 보호 효능이 우수한 것으로 나타났다. 비록 작용 기전에 대한 추가 연구가 필요하겠지만, 본 연구 결과는 spermidine과 FK-506이 산화적 스트레스에 의한 망막질환의 위험을 억제할 가능성이 있음을 시사한다.

• 폴리머
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• 제35권4호
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• pp.289-295
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• 2011

망막조직공학을 위한 생체 재료는 기계적 안정성, 생체적합성, 낮은 분해속도 등을 포함하여 in vivo에서 잠재적인 유용성을 위한 몇 가지 중요한 특징이 입증되어야 한다. 실크 필름 생체재료는 이러한 기능적인 요구에 맞게 디자인되었다. 0, 10, 20, 40, 및 80 wt%의 실크가 함유된 천연합성물질과 하이브리드화된 silk/PLGA 필름을 용매 증발법으로 제조하였다. 1, 2, 및 3일 후에 부착된 세포 수를 확인하기 위해 MTT 분석을 하였고 SEM을 통해 필름에 부착된 세포 모폴로지를 확인하였다. 또한, mRNA 발현정도를 알아보기 위해 retinal pigment epithelitun(RPE) 세포의 프라이머인 RPE65를 사용하여 RT-PCR을 실시하였고 RPE 세포의 특정 단백질인 cytokeratin의 발현을 확인하고 세포의 증식을 비교하기 위해 면역화학염색을 실시하였다. 본 실험을 통해 실크/PLGA 필름에서 20~40 wt% 실크를 함유한 경우에 RPE 세포의 부착과 증식에 가장 좋은 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권3호
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• pp.329-340
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• 2024

Mangiferin is a kind of natural xanthone glycosides and is known to have various pharmacological activities. However, since the beneficial efficacy of this compound has not been reported in retinal pigment epithelial (RPE) cells, this study aimed to evaluate whether mangiferin could protect human RPE ARPE-19 cells from oxidative injury mimicked by hydrogen peroxide (H₂O₂). The results showed that mangiferin attenuated H₂O₂-induced cell viability reduction and DNA damage, while inhibiting reactive oxygen species (ROS) production and preserving diminished glutathione (GSH). Mangiferin also antagonized H₂O₂-induced inhibition of the expression and activity of antioxidant enzymes such as manganese superoxide dismutase and GSH peroxidase, which was associated with inhibition of mitochondrial ROS production. In addition, mangiferin protected ARPE-19 cells from H₂O₂-induced apoptosis by increasing the Bcl-2/Bax ratio, decreasing caspase-3 activation, and blocking poly(ADP-ribose) polymerase cleavage. Moreover, mangiferin suppressed the release of cytochrome c into the cytosol, which was achieved by interfering with mitochondrial membrane disruption. Furthermore, mangiferin increased the expression and activity of heme oxygenase-1 (HO-1) and nuclear factor-erythroid-2 related factor 2 (Nrf2). However, the inhibition of ROS production, cytoprotective and anti-apoptotic effects of mangiferin were significantly attenuated by the HO-1 inhibitor, indicating that mangiferin promoted Nrf2-mediated HO-1 activity to prevent ARPE-19 cells from oxidative injury. The results of this study suggest that mangiferin, as an Nrf2 activator, has potent ROS scavenging activity and may have the potential to protect oxidative stress-mediated ocular diseases.

• 생명과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1273-1280
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• 2019

고령층 인구에서 노인성 황반변성(AMD)은 실명의 주요 원인 중 하나이며, 망막 항상성을 유지하는 망막색소상피(RPE) 세포의 산화적 스트레스에 의한 손상은 AMD의 발달에 기여한다. 감초는 한국을 포함한 아시아 국가의 다양한 질병 치료에 가장 널리 사용되는 약초 중 하나이다. 비록 감초는 다양한 실험 모델에서 항산화 효능이 있는 것으로 알려져 있지만, 망막색소상피세포의 손상에 대한 보호 기전은 알려진 바 없다. 본 연구에서는 ARPE-19 인간 망막색소상피에서 과산화수소($H_2O_2$)에 의해 유도된 산화적 손상에 대한 감초 에탄올 추출물의 효능을 평가하였다. 본 결과에 의하면 감초 추출물은 Nrf2 및 HO-1의 발현을 유도하면서 $H_2O_2$에 의한 ROS의 생성을 유의적으로 차단하였다. 또한 감초 추출물은 $H_2O_2$에 의해 유도된 DNA 손상을 억제하였으며, 미토콘드리아막 전위의 소실을 약화시켰다. 그리고 감초 추출물 $H_2O_2$에 의한 caspase-3의 활성을 억제하면서 apoptosis 유도를 차단하였다. 이러한 결과는 감초 추출물이 DNA 손상을 억제하고 apoptosis를 감소시킴으로써 산화적 손상으로부터 망막색소상피세포를 보호할 수 있음을 의미한다. 비록 감초 추출물에 함유된 생리활성 성분들의 분석과 Nrf2-매개 HO-1 발현의 조절에 대한 추가 연구가 수행되어야 하지만, 감초 추출물은 AMD의 위험을 감소시킬 잠재력을 지니고 있음을 시사한다.