Proceedings of the Korean Biophysical Society Conference
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2003.06a
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pp.47-47
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2003
The presenilin 1 (PS1) or PS2 is an essential component of the ${\gamma}$-secretase complex, which mediates the intramembrane proteolysis of selected type-I membrane, including the ${\beta}$-amyloid precursor protein (APP) to yield A${\beta}$. Familial Alzheimer's disease (FAD)-associated mutations in presenilins give rise to an increased production of a highly amyloidogenic A${\beta}$42. In addition to their well-documented proteolytic function, the presenilins play a role in calcium signaling. We have previously reported that presenilin FAD mutations cause highly consistent alterations in intracellular calcium signaling pathways, which include deficits in capacitative calcium entry (CCE), the refilling mechanism for depleted internal calcium stores. However, molecular basis for the presenilin-mediated modulation of CCE remains to be elucidated. In the present study, whole-cell patch clamp method was used to identify a specific calcium-permeable ion channel current(s) that is responsible for the CCE deficits associated with FAD-linked PS1 mutants. Unexpectedly, both voltage-activated and conventional store depletion-activated calcium currents I(CRAC), were absent in HEK293 cells, which were stably transfected either with wild-type or FAD mutant (L286V, M146L, and delta E9) forms of PS1. Recently, magnesium-nucleotide-regulated metal cation current, or I(MagNum), has been described and appears to share many common properties with I(CRAC) including calcium permeability and inhibitor sensitivity (e.g. 2-APB). We have detected I(MagNum) in all 293 cells tested. Interestingly, FAD mutant 293 cells developed only about half of currents compared to PS1 wild type cells.
Proceedings of the Korean Biophysical Society Conference
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2003.06a
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pp.55-55
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2003
P2X$_3$ receptor, a member of P2 purine receptors, is a ligand-gated ion channel activated by extracellular ATP as an endogenous ligand, and highly localized in peripheral and central sensory neurons. The activation of P2X3 receptor by ATP as the pronociceptive effect has been known to initiate the pain signaling involved in chronic inflammatory nociception and neuropathic pain by nerve injury, implicating the possibility of new drug development to control pains. In this study, we have developed a two electrode voltage clamp (TEVC) assay system to evaluate the inhibitory activity of several newly synthesized PPADS and a novel non-ionic antagonist against ATP activation of human P2X3 receptor. PPADS derivatives include several pyridoxine and pyridoxic acid analogs to study the effects of phosphate and aldehyde functional groups in PPADS. All new PPADS analogs were less potent than PPADS at human P2X$_3$ receptors, however, LDD130, a non-ionic analog showed potent antagonistic property with $IC_{50}$/ of 8.34 pM. In order to uncover the structure activity relationships of LDD130, and design new structural analogs, we synthesized and investigated a few structural variants of LDD130, and the results will be discussed in this presentation.
Ginsenosides, major active ingredients of Panax ginseng, are known to regulate excitatory ligand-gated ion channel activity such as nicotinic acetylcholine and NMDA receptor channel activity. However, it is not known whether ginsenosides affect inhibitory ligand-gated ion channel activity. We investigated the effect of ginsenosides on human recombinant $GABA_A$ receptor (${\alpha}_1{\beta}_1{\gamma}_{2s}$) channel activity expressed in Xenopus oocytes using a two-electrode voltage-clamp technique. Among the eight individual ginsenosides examined, namely, $Rb_1$, $Rb_2$, Rc, Rd, Re, Rf, $Rg_1$ and $Rg_2$, we found that Rc most potently enhanced the GABA-induced inward peak current ($I_{GABA}$). Ginsenoside Rc alone induced an inward membrane current in certain batches of oocytes expressing the $GABA_A$ receptor. The effect of ginsenoside Rc on $I_{GABA}$ was both dose-dependent and reversible. The half-stimulatory concentration ($EC_{50}$) of ginsenoside Rc was 53.2$\pm$12.3 $\mu$M. Both bicuculline, a $GABA_A$ receptor antagonist, and picrotoxin, a $GABA_A$ channel blocker, blocked the stimulatory effect of ginsenoside Rc on $I_{GABA}$. Niflumic acid (NFA) and 4,4'-diisothiocyanostilbene-2,2'-disulfonic acid (DIDS), both $CI^{-1}$ channel blockers, attenuated the effect of ginsenoside Rc on I$I_{GABA}$. This study suggests that ginsenosides regulated $GABA_A$ receptor expressed in Xenopus oocytes and implies that this regulation might be one of the pharmacological actions of Panax ginseng.
Kim, Jung-Dong;Lee, Gee-Du;Choi, Yoon-Chul;Kwon, Kee-Won;Chun, Jung-Hoon
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.48
no.12
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pp.31-36
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2011
This paper investigates the ESD robustness of the stacked output driver with a 0.13um CMOS process. To represent an actual I/O system, we implemented stacked output driver circuits with pre-drivers and a rail-based power clamp. We implemented eight kinds of circuits varying pre-driver input connections and stacked driver size. The test circuits are examined with TLP measurements. It is shown that breakdown current and voltage can be increased by connecting the pre-driver input to a power supply and using stacked devices of a similar size. Based on the test results, design guideline is suggested to improve ESD robustness of the stacked output drivers.
The effects of imipramine on A-type delayed rectifier $K^{+}$ currents and ATP-sensitive $K^{+}\;(K_{ATP)$ currents were studied in isolated murine proximal colonic myocytes using the whole-cell patch-clamp technique. Depolarizing test pulses between-80 mV and +30 mV with 10 mV increments from the holding potential of-80 mV activated voltage-dependent outward $K^{+}$ currents that peaked within 50 ms followed by slow decreasing sustained currents. Early peak currents were inhibited by the application of 4-aminopyridine, whereas sustained currents were inhibited by the application of TEA. The peak amplitude of A-type delayed rectifier $K^{+}$ currents was reduced by external application of imipramine. The half-inactivation potential and the half-recovery time of A-type delayed rectifier $K^{+}$ currents were not changed by imipramine. With 0.1 mM ATP and 140 mM $K^{+}$ in the pipette and 90 mM $K^{+}$ in the bath solution and a holding potential of -80 mV, pinacidil activated inward currents; this effect was blocked by glibenclamide. Imipramine also inhibited $K_{ATP}$ currents. The inhibitory effects of imipramine in A-type delayed rectifier $K^{+}$ currents and $K_{ATP}$ currents were not changed by guanosine 5-O-(2-thiodiphosphate) ($GDP{\beta}S$) and chelerythrine, a protein kinase C inhibitor. These results suggest that imipramine inhibits A-type delayed rectifier $K^{+}$ currents and $K_{ATP}$ currents in a manner independent of G-protein and protein kinase C.
Lysophosphatidylcholine (LPC), a metabolite of membrane phospholipids by phospholipase $A_2$, has been considered responsible for the development of abnormal vascular reactivity during atherosclerosis. $Ca^{2+}$ influx was shown to be augmented in atherosclerotic artery which might be responsible for abnormal vascular reactivity. However, the mechanism underlying $Ca^{2+}$ influx change in atherosclerotic artery remains undetermined. The purpose of the present study was to examine the effects of LPC on L-type $Ca^{2+}$ current $(I_{Ca(L)})$ activity and to elucidate the mechanism of LPC-induced change of $I_{Ca(L)}$ in rabbit portal vein smooth muscle cells using whole cell patch clamp. Extracellular application of LPC increased $I_{Ca(L)}$ through whole test potentials, and this effect was readily reversed by washout. Steady state voltage dependency of activation or inactivation properties of $I_{Ca(L)}$ was not significantly changed by LPC. Staurosporine (100 nM) or chelerythrine $(3{\mu}M)$, which is a potent inhibitor of PKC, significantly decreased basal $I_{Ca(L)}$, and LPC-induced increase of $I_{Ca(L)}$ was significantly suppressed in the presence of PKC inhibitors. On the other hand, application of PMA, an activator of PKC, increased basal $I_{Ca(L)}$ significantly, and LPC-induced enhancement of $I_{Ca(L)}$ was abolished by pretreatment of the cells with PMA. These findings suggest that LPC increased $I_{Ca(L)}$ in vascular smooth muscle cells by a pathway that involves PKC, and that LPC-induced increase of $I_{Ca(L)}$ might be, at least in part, responsible for increased $Ca^{2+}$ influx in atherosclerotic artery.
Ha, Kotdaji;Kim, Sung-Young;Hong, Chansik;Myeong, Jongyun;Shin, Jin-Hong;Kim, Dae-Seong;Jeon, Ju-Hong;So, Insuk
Molecules and Cells
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v.37
no.3
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pp.202-212
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2014
ClC-1 is a member of a large family of voltage-gated chloride channels, abundantly expressed in human skeletal muscle. Mutations in ClC-1 are associated with myotonia congenita (MC) and result in loss of regulation of membrane excitability in skeletal muscle. We studied the electrophysiological characteristics of six mutants found among Korean MC patients, using patch clamp methods in HEK293 cells. Here, we found that the autosomal dominant mutants S189C and P480S displayed reduced chloride conductances compared to WT. Autosomal recessive mutant M128I did not show a typical rapid deactivation of Cl- currents. While sporadic mutant G523D displayed sustained activation of $Cl^-$ currents in the whole cell traces, the other sporadic mutants, M373L and M609K, demonstrated rapid deactivations. $V_{1/2}$ of these mutants was shifted to more depolarizing potentials. In order to identify potential effects on gating processes, slow and fast gating was analyzed for each mutant. We show that slow gating of the mutants tends to be shifted toward more positive potentials in comparison to WT. Collectively, these six mutants found among Korean patients demonstrated modifications of channel gating behaviors and reduced chloride conductances that likely contribute to the physiologic changes of MC.
Rabbani, Imtiaz;Rehman, Habib;Martens, Holger;Majeed, Khalid Abdul;Yousaf, Muhammad Shahbaz;Rehman, Zia Ur
Animal Bioscience
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v.34
no.5
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pp.880-885
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2021
Objective: Omasum is an important site for the absorption of short chain fatty acids. The major route for the transport of acetate is via sodium hydrogen exchanger (NHE). However, a discrepancy in the symmetry of sodium and acetate transport has been previously reported, the mechanism of which is unclear. In this study, we investigated the possible role of carbonic anhydrase (CA) for this asymmetry. Methods: Omasal tissues were isolated from healthy sheep (N = 3) and divided into four groups; pH 7.4 and 6.4 alone and in combination with Ethoxzolamide. Electrophysiological measurements were made using Ussing chamber and the electrical measurements were made using computer controlled voltage clamp apparatus. Effect(s) of CA inhibitor on acetate and sodium transport flux rate of Na22 and 14C-acetate was measured in three different flux time periods. Data were presented as mean±standard deviation and level of significance was ascertained at p≤0.05. Results: Mucosal to serosal flux of Na (JmsNa) was greater than mucosal to serosal flux of acetate (JmsAc) when the pH was decreased from 7.4 to 6.4. However, the addition of CA inhibitor almost completely abolished this discrepancy (JmsNa ≈ JmsAc). Conclusion: The results of the present study suggest that the additional protons required to drive the NHE were provided by the CA enzyme in the isolated omasal epithelium. The findings of this study also suggest that the functions of CA may be exploited for better absorption in omasum.
Wijerathne, Tharaka Darshana;Kim, Ji Hyun;Kim, Min Ji;Kim, Chul Young;Chae, Mee Ree;Lee, Sung Won;Lee, Kyu Pil
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.23
no.5
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pp.381-392
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2019
Sperm function and male fertility are closely related to pH dependent $K^+$ current (KSper) in human sperm, which is most likely composed of Slo3 and its auxiliary subunit leucine-rich repeat-containing protein 52 (LRRC52). Onion peel extract (OPE) and its major active ingredient quercetin are widely used as fertility enhancers; however, the effect of OPE and quercetin on Slo3 has not been elucidated. The purpose of this study is to investigate the effect of quercetin on human Slo3 channels. Human Slo3 and LRRC52 were co-transfected into HEK293 cells and pharmacological properties were studied with the whole cell patch clamp technique. We successfully expressed and measured pH sensitive and calcium insensitive Slo3 currents in HEK293 cells. We found that OPE and its key ingredient quercetin inhibit Slo3 currents. Inhibition by quercetin is dose dependent and this degree of inhibition decreases with elevating internal alkalization and internal free calcium concentrations. Functional moieties in the quercetin polyphenolic ring govern the degree of inhibition of Slo3 by quercetin, and the composition of such functional moieties are sensitive to the pH of the medium. These results suggest that quercetin inhibits Slo3 in a pH and calcium dependent manner. Therefore, we surmise that quercetin induced depolarization in spermatozoa may enhance the voltage gated proton channel (Hv1), and activate non-selective cation channels of sperm (CatSper) dependent calcium influx to trigger sperm capacitation and acrosome reaction.
Park, Eunice Yon June;Baik, Julia Young;Kwak, Misun;So, Insuk
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.23
no.3
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pp.219-227
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2019
Polycystic kidney disease 2-like-1 (PKD2L1), polycystin-L or transient receptor potential polycystin 3 (TRPP3) is a TRP superfamily member. It is a calcium-permeable non-selective cation channel that regulates intracellular calcium concentration and thereby calcium signaling. Although the calmodulin (CaM) inhibitor, calmidazolium, is an activator of the PKD2L1 channel, the activating mechanism remains unclear. The purpose of this study is to clarify whether CaM takes part in the regulation of the PKD2L1 channel, and if so, how. With patch clamp techniques, we observed the current amplitudes of PKD2L1 significantly reduced when co-expressed with CaM and $CaM{\triangle}N$. This result suggests that the N-lobe of CaM carries a more crucial role in regulating PKD2L1 and guides us into our next question on the different functions of two lobes of CaM. We also identified the predicted CaM binding site, and generated deletion and truncation mutants. The mutants showed significant reduction in currents losing PKD2L1 current-voltage curve, suggesting that the C-terminal region from 590 to 600 is crucial for maintaining the functionality of the PKD2L1 channel. With PKD2L1608Stop mutant showing increased current amplitudes, we further examined the functional importance of EF-hand domain. Along with co-expression of CaM, ${\triangle}EF$-hand mutant also showed significant changes in current amplitudes and potentiation time. Our findings suggest that there is a constitutive inhibition of EF-hand and binding of CaM C-lobe on the channel in low calcium concentration. At higher calcium concentration, calcium ions occupy the N-lobe as well as the EF-hand domain, allowing the two to compete to bind to the channel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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