• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제28권4호
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• pp.335-344
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• 2024

Diphenyleneiodonium (DPI) has been widely used as an inhibitor of NADPH oxidase (Nox) to discover its function in cardiac myocytes under various stimuli. However, the effects of DPI itself on Ca²⁺ signaling and contraction in cardiac myocytes under control conditions have not been understood. We investigated the effects of DPI on contraction and Ca²⁺ signaling and their underlying mechanisms using video edge detection, confocal imaging, and whole-cell patch clamp technique in isolated rat cardiac myocytes. Application of DPI suppressed cell shortenings in a concentration-dependent manner (IC₅₀ of ≅0.17 µM) with a maximal inhibition of ~70% at ~100 µM. DPI decreased the magnitude of Ca²⁺ transient and sarcoplasmic reticulum Ca²⁺ content by 20%-30% at 3 µM that is usually used to remove the Nox activity, with no effect on fractional release. There was no significant change in the half-decay time of Ca²⁺ transients by DPI. The L-type Ca²⁺ current (I_Ca) was decreased concentration-dependently by DPI (IC₅₀ of ≅40.3 µM) with ≅13.1%-inhibition at 3 µM. The frequency of Ca²⁺ sparks was reduced by 3 µM DPI (by ~25%), which was resistant to a brief removal of external Ca²⁺ and Na⁺. Mitochondrial superoxide level was reduced by DPI at 3-100 µM. Our data suggest that DPI may suppress L-type Ca²⁺ channel and RyR, thereby attenuating Ca²⁺-induced Ca²⁺ release and contractility in cardiac myocytes, and that such DPI effects may be related to mitochondrial metabolic suppression.

• Animal cells and systems
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• 제3권1호
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• pp.53-58
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• 1999

The immunocytochemical method was used to identify the existence of voltage-dependent $Ca^{2＋}$-channels in mouse follicular oocytes. Three types of voltage-dependent $Ca^{2＋}$-channels were shown to exist in the follicular oocytes for the first time, the P/Q-type $Ca^{2＋}$-channel, the N-type $Ca^{2＋}$-channel, and the L-type $Ca^{2＋}$-channel. Among proven $Ca^{2＋}$-channels distributions of the P/Q-type $Ca^{2＋}$-channel and L-type $Ca^{2＋}$-channel showed localized staining (clustered pattern) on the oolemma. The distribution of the P/Q-type $Ca^{2＋}$-channel showed all localized staining, and the range of localized staining was from 1 to 8 in staining intensity. As the staining intensity increased from 1 to 8, the number of localized staining decreased. The L-type $Ca^{2＋}$-channel are homogeneously stained (29.4%-54.2%), while some of them (around 28.7%-44.1%) showed localized staining on the oolemma. However, the rest of them showed no staining at all (17.1%- 26.5%). On the contrary, the N-type $Ca^{2＋}$-channel showed mostly homogeneous staining, while nonstaining oocytes were around 33.8%. The rest showed localized staining (10%). However, staining intensity was much weaker than those of the P/Q-type and L-type $Ca^{2＋}$-channel. In fact, the N-type $Ca^{2＋}$-channel has been known to exist only in neurons (from ectoderm origin), but it is unknown how the N-type $Ca^{2＋}$-channel exists in the follicular oocytes (from mesoderm origin). Further studies are needed to examine the expression of $Ca^{2＋}$-channels during the developmental stages of the oocytes.

• Molecules and Cells
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• 제43권1호
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• pp.66-75
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• 2020

Saturated fatty acids contribute to β-cell dysfunction in the onset of type 2 diabetes mellitus. Cellular responses to lipotoxicity include oxidative stress, endoplasmic reticulum (ER) stress, and blockage of autophagy. Palmitate induces ER Ca²⁺ depletion followed by notable store-operated Ca²⁺ entry. Subsequent elevation of cytosolic Ca²⁺ can activate undesirable signaling pathways culminating in cell death. Mitochondrial Ca²⁺ uniporter (MCU) is the major route for Ca²⁺ uptake into the matrix and couples metabolism with insulin secretion. However, it has been unclear whether mitochondrial Ca²⁺ uptake plays a protective role or contributes to lipotoxicity. Here, we observed palmitate upregulated MCU protein expression in a mouse clonal β-cell, MIN6, under normal glucose, but not high glucose medium. Palmitate elevated baseline cytosolic Ca²⁺ concentration ([Ca²⁺]_i) and reduced depolarization-triggered Ca²⁺ influx likely due to the inactivation of voltage-gated Ca²⁺ channels (VGCCs). Targeted reduction of MCU expression using RNA interference abolished mitochondrial superoxide production but exacerbated palmitate-induced [Ca²⁺]_i overload. Consequently, MCU knockdown aggravated blockage of autophagic degradation. In contrast, co-treatment with verapamil, a VGCC inhibitor, prevented palmitate-induced basal [Ca²⁺]_i elevation and defective [Ca²⁺]_i transients. Extracellular Ca²⁺ chelation as well as VGCC inhibitors effectively rescued autophagy defects and cytotoxicity. These observations suggest enhanced mitochondrial Ca²⁺ uptake via MCU upregulation is a mechanism by which pancreatic β-cells are able to alleviate cytosolic Ca²⁺ overload and its detrimental consequences.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권3호
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• pp.189-194
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• 1996

세포의 활성을 좌우하는 세포질내의 칼슘농도 조절기작을 이해하기 위하여, 전갈 Leiurus quinquestriatus hebraeus (Lqh) 에서 얻은 전갈독소의 세포내 칼슘농도 조절기능과 관련된 효소들의 활성변화에 미치는 효과를 조사하였다. 칼슘펌프와 칼슘채널 효소활성은 돼지의 호흡기 상피세포에서 분리된 마이크로솜에서 측정되었으며, 전갈 독소 Lqh는 온전한 마이크로솜 시료의 경우 총 ATPase의 활성을 약 32% 증가시켰고, Triton X-100나 $Ca^{2+}$ ionophore A23187을 처리한 마이크로솜 시료에서는 총 ATPase의 활성을 약 28% 증가시켰다. Lqh 독소에 의한 ATPase의 활성증가는 $Ca^{2+}-ATPase$의 특이적 저해제인 thapsigargin의 처리로 완전히 저해되었으며, 이것으로 전갈독소 Lqh가 마이크로솜에 위치한 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성을 특이적으로 증가시킴을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 결국 Lqh 독소가 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성화에 의해 마이크로솜의 $^{45}Ca^{2+}$ uptake를 증가시킬 것이라는 예상을 가능하게 하나, 실제로는 Lqh의 처리가 마이크로솜의 $^{45}Ca^{2+}$ uptake를 오히려 약 30% 감소시켰다. 예상되었던 Lqh에 의한 $^{45}Ca^{2+}$ uptake의 증가는 오직 $InsP_3$ 수용체 칼슘채널의 저해제인 Heparin의 존재시에만 얻어졌다. 이것은 Lqh 독소가 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성화에 따른 $^{45}Ca^{2+}$ uptake를 증가시킴과 동시에 또한 $^{45}Ca^{2+}$ release를 유발시킴을 의미하며, Lqh 독소는 실제로 $InsP_3$에 의한 칼슘채널 활성화시에 얻어지는 것과 같은 정도의 $^{45}Ca^{2+}$ release를 유발시킴이 확인되었다. 위의 결과들로부터 Lqh독소에는 적어도 두 가지의 활성성분이 포함되어 있음을 알 수 있었고, 그중 하나는 $InsP_3$ 수용체 칼슘채널의 활성을, 다른 하나는 칼슘펌프의 활성을 촉진시킨다는 결론을 얻었다. 현재 Lqh 독소의 활성성분에 대한 화학적, 전기생리학적 특성들이 연구되어지고 있다.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제29권2호
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• pp.269-277
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• 1995

Membrane vesicles were prepared by differential centrifugation from epithelial cells of porcine trachea. Total activity of microsomal ATPases was measured spectrophotometrically by a coupled enzyme assay. The steady-state activity of the enzyme was $329{\pm}10$ nmol/min mg protein. Thapsigargin, a specific antagonist of intracellular $Ca^{2+}-ATPase$, inhibited about 50% of the activity, leaving $178{\pm}18\;nmol/min .mg$ protein (n=6), indicating that the $Ca^{2+}-ATPase$ is one of the major microsomal ATPases. The microsomes used in this study appeared to be tight-sealed vesicles since they showed saturation in $^{45}Ca^{2+}$ uptake experiments. Inositol 1,4,5-trisphosphate $InsP_{3}, 4\;{\mu}M$, an agonist of $InsP_{3}$-sensitive $Ca^{2+}$ release channel ($InsP_{3}$, receptor), and Ca-ionophore A23187 $(10\;{\mu}M)$ induced $^{45}Ca^{2+}$ releases of 20% and 50% of stored $^{45}Ca^{2+}$, respectively. The addition of $(10\;{\mu}M\;InsP_{3}$ also increased the microsomal ATPase activity from $282{\pm}8$ nmol/min mg protein to $334{\pm}21$ nmol/min . mg protein in the intact vesicles. Similar increase in the activity was observed by making microsomes leaky (uncoupling) using the Ca-ionophore A23187. ;$InsP_{3}-induced$ effects were blocked by either thapsigargin or heparin suggesting that: 1) the $InsP_{3}-induced$ increase in ATPase activity is mediated by microsomal $Ca^{2+}-ATPase$, and 2) dissipation of $Ca^{2+}$ gradient across the microsomal membrane is responsible for the $InsP_{3}-induced$ effect. In order to test the dependence of the $Ca^{2+}-ATPase$ activity on the activity of $InsP_{3}-induced$ the activity of ATPases was monitored in various concentrations of free $Ca^{2+}$ using $EGTA-Ca^{2+}$ buffers. The $Ca^{2+}$-dependent biphasic change is the well-known character of $InsP_{3} receptor but not of microsomal $Ca^{2+}-ATPase$ in non-excitable cells; however, the activity of microsomal ATPase appeared biphasic and a maxim진 activity of $397{\pm}36nmol/min\;.mg$ protein was obtained in the solution containing 100 nM free $Ca^{2+}$. Below or above this concentration, the activity of ATPases was lower. These results strongly support a positive correlation of microsomal $Ca^{2+}-ATPase$ to the $InsP_{3}$ receptors in epithelial microsomes.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제13권1호
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• pp.27-32
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• 2009

The effects of oxidized low-density lipoprotein(OxLDL) and its major lipid constituent lysophosphatidylcholine(LPC) on $Ca^{2+}$ entry were investigated in cultured human umbilical endothelial cells(HUVECs) using fura-2 fluorescence and patch-clamp methods. OxLDL or LPC increased intracellular $Ca^{2+}$ concentration($[Ca^{2+}]_i$), and the increase of $[Ca^{2+}]_i$ by OxLDL or by LPC was inhibited by $La^{3+}$ or heparin. LPC failed to increase $[Ca^{2+}]_i$ in the presence of an antioxidant tempol. In addition, store-operated $Ca^{2+}$ entry(SOC), which was evoked by intracellular $Ca^{2+}$ store depletion in $Ca^{2+}$-free solution using the sarcoplasmic reticulum $Ca^{2+}$ pump blocker, 2, 5-di-t-butyl-l,4-benzohydroquinone(BHQ), was further enhanced by OxLDL or by LPC. Increased SOC by OxLDL or by LPC was inhibited by U73122. In voltage-clamped cells, OxLDL or LPC increased $[Ca^{2+}]_i$ and simultaneously activated non-selective cation(NSC) currents. LPC-induced NSC currents were inhibited by 2-APB, $La^{3+}$ or U73122, and NSC currents were not activated by LPC in the presence of tempol. Furthermore, in voltage-clamped HUVECs, OxLDL enhanced SOC and evoked outward currents simultaneously. Clamping intracellular $Ca^{2+}$ to 1 ${\mu}M$ activated large-conductance $Ca^{2+}$-activated $K^+(BK_{ca})$ current spontaneously, and this activated $BK_{ca}$ current was further enhanced by OxLDL or by LPC. From these results, we concluded that OxLDL or its main component LPC activates $Ca^{2+}$-permeable $Ca^{2+}$-activated NSC current and $BK_{ca}$ current simultaneously, thereby increasing SOC.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제5권1호
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• pp.53-57
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• 2001

정자의 수정능력획득과 첨체반응은 Ca$^{2+}$에 의존적으로 일어나며, 수정능력획득 과정에서는 원형질막으로부터 cholesterol이 방출되어 첨체반응이 일어나기 쉬운 상태로 전환된다. 최근 세포막으로부터 cholesterol 방출을 촉진하는 methyl beta cyclodextrin (MBCD)이 첨체반응을 유발함이 알려졌으나 정자 주변의 Ca$^{2+}$ 농도와 관계없이 cholesterol 방출만으로 첨체반응이 유발되는지의 여부는 확인되지 않았다. 본 연구에서는 생쥐 정자에서 MBCD에 의한 첨체반응의 Ca$^{2+}$ 의존성을 조사하였다. 첨가된 Ca$^{2+}$이 없는 경우에도 MBCD는 농도 의존적으로 첨체반응을 증가시켰다. 저농도 (100 ${\mu}$M)의 Ca$^{2+}$의 존재시 MBCD에 의한 첨체반응이 유의하게 증가하였다. Ca$^{2+}$을 첨가하지 않은 배양액에 100 ${\mu}$M의 EGTA를 첨가한 경우 자발적 첨체반응을 유의하게 억제되었다. 같은 조건하에서 1 mM MBCD는 첨체반응을 유의하게 증가시켰으나 EGTA 비처리군보다 유의하게 낮아 MBCD에 의해 유발되는 첨체반응에 정자내부의 Ca$^{2+}$이 관여하는 것으로 사료된다. 이상의 결과에서 외부의 Ca$^{2+}$이 존재하지 않더라도 MBCD를 이용하여 첨체반응을 유발할 수 있으며 정자 내부의 Ca$^{2+}$이 원형질막 cholesterol의 방출에 따른 첨체반응 조절에 관여함을 알 수 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권1호
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• pp.24-30
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• 2003

AFm상의 생성과 전이는 시멘트에서의 수화반응, 경화속도 그리고 내구성에 큰 영향을 미친다. 실험실에서 제조한 3종류의 대표적인 AFm상에 CaC $O_3$, CaC $l_2$ 및 CaS $O_4$.2$H_2O$를 첨가하였을 때의 상변화를 검토를 하였다 AFm상의 상전이는 각 수화물의 용해도적과 밀접한 관계가 있다. 각종 AFm상( $M_{S}$ , $M_{C}$, $M_{Cl}$ )에 CaS $O_4$.2$H_2O$를 첨가한 경우, 모든 경우에서 AFm상은 ettringite로 전이를 하였다. 전이의 순서는 $M_{S}$ 가 가장 빠르게 ettringite로 전이를 하였으며 $M_{Cl}$ 이 가장 늦게 전이를 하였다. CaC $O_3$를 AFm상에 첨가하였을 경우에는 $M_{S}$ 는 보다 안정한 상인 $M_{C}$로 전이를 하였으며, 또 $M_{S}$ 중의 S $O_4$$^{2-}$ 이온이 방출되어 ettringite가 생성된다. $M_{C}$ 및 $M_{Cl}$ 에 CaC $O_3$를 첨가한 경우에는 아무런 상 변화가 일어나지 않았다. CaC $l_2$를 AFm상에 첨가하였을 경우, $M_{S}$ 는 $M_{Cl}$ 로 전이를 하였으며, $M_{S}$ 중의 S $O_4$$^{2-}$ 이온이 방출되어 ettringite가 생성된다. $M_{C}$에 CaC $l_2$를 첨가한 경우 $M_{C}$는 완전히 $M_{Cl}$ 로 전이를 하였다. $M_{Cl}$ 에 CaC $l_2$를 첨가하였을 경우에는 아무런 수화물의 변화는 발생하지 않았다. 따라서 CaS $O_4$.2$H_2O$를 CaC $O_3$및 CaC $l_2$와 반응시켰을 때의 AFm상의 안정성 순서는 $M_{S}$ < $M_{C}$< $M_{Cl}$ 로 된다.

• 생명과학회지
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• 제19권1호
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• pp.129-137
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• 2009

$Ca^{2+}$은 다양한 자극과 빛, biotic, abiotic 스트레스, 호르몬 등의 반응에 대한 세포내 2차 신호전달물질로써 중요한 역할을 한다. $Ca^{2+}$의 반응자들은 특정 물질과 경로를 활성화함으로써 신호전달 기능을 한다고 알려져 있는 $Ca^{2+}$ 결합 단백질들이다. 이들 단백질 중, calmidulin (CaM)은 식물과 동물의 특정 단백질의 활성을 조절하는 것으로 잘 알려져 왔다. 특히, 식물은 다양한 CaM 유전자와 특징적인 protein kinase와 전사인자를 포함한 많은 종류의 CaM 관련 단백질들을 가지고 있다. 이로 인해서 식물은 주변의 여러 가지 신호등을 인지할 수 있을 뿐만 아니라 변화된 환경에 적응할 수 있는 것이다. 하지만, 대부분의 CaM이나 이들과 관련된 단백질들의 기능은 최근 활발히 연구되고 있지만 아직 많은 작용 기작이 연구의 대상이 되고 있다. 따라서 CaM의 기능을 좀 더 이해한다면 식물의 환경적 자극에 대한 반응과 식물의 성장과 발달에 있어서 CaM의 역할을 규명하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문은 $Ca^{2+}$-CaM의 신호전달 시스템과, CaM과 관련된 단백질들, 그리고 식물의 biotic, abiotic 스트레스에 대한 외부 자극의 반응에 있어서 CaM의 작용에 대해 기술하였다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제16권2호
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• pp.79-89
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• 2001

배분화과정시 나타나는 $Ca^{2+}$ 변화에 미치는 $E_2$의 영향을 알아보고자 whole cell voltage clamp 기법, 방사선 등위원소 면역측정법, 그리고 공초점 현미경을 통하여 $E_2$처리 후 나타나는 $Ca^{2+}$ 전류 변화 및 세포내 $Ca^{2+}$ 농도 변화를 조사하였다. 생쥐의 미성숙 난자는 난소의 난포를 천자하고, 배란난자는 과배란 처리 후 난관에서 회수하였다. 수정란은 과배란 처리 후 수컷 생쥐와 교미를 유도한 후 각각의 단계에 맞는 수정란을 채란하였다. 혈중 $E_2$의 농도는 심장을 천자하여 혈액을 채취한 후 배발달 단계와 호르몬 처리 시간이 일치하는 혈액만을 사용하였다. 본 실험의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. $E_2$처리시 미성숙난자의 제 1극체 형성률 (성숙의 지표)은 $E_2$를 처리하지 않은 난자(83% : 83/100)보다 $E_2$를 처리한 난자 (94%, 94/100)에서 유의적 (P<0.05)으로 높게 나타났다. 2. $E_2$를 처리하였을 때 $Ca^{2+}$ 내향전류의 변화는 -10 mV에서 -1.23$\pm$0.01 nA (n=15)에서 -1.50$\pm$0.03 nA (n=15)로 122% 상승함으로써 유의한 (P<0.05) 변화를 보였다. 3. $E_2$를 처리하지 않은 난자 및 수정란을 1로 한 후 $E_2$를 처리한 난자 및 수정란의 변화를 상대적인 값으로 표시하였다. $E_2$처리한 난자는 1.22$\pm$0.17 (n=10), $E_2$처리한 전핵배는 1.20$\pm$0.14 (n=10), $E_2$처리한 2세포기배는 1.07$\pm$0.01 (n=10), 4세포기배는 1.05$\pm$0.09 (n=10)를 나타냄으로써 수정란의 단계마다 $E_2$의 반응 결과가 차이가 남을 알 수 있었다. 4. $E_2$농도 곡선에서 PMSG 처리 후 $E_2$의 혈중농도는 계속적인 상승을 보이다가 배란시기에 최고치를 나타내었으며, 배란 후 다시 감소하여 8세포기에서는 급격한 감소현상이 나타났다. 이후 다시 상실기를 거쳐 배반포기 임신기간동안 $E_2$의 농도가 상승하였다. 5. $E_2$처리 후 세포내 $Ca^{2+}$ 농도변화의 결과로, $E_2$를 처리하지 않은 난자들의 세포내 $Ca^{2+}$ 농도는 836.4$\pm$131.2 (n=10), $E_2$를 처리한 난자들은 1736.4$\pm$192.0 (n=10)로써 유의한 (P<0.05) 차이를 보였다. 이상의 결과로부터 $E_2$처리에 의한 세포내 $Ca^{2+}$ 농도 상승은 $E_2$가 $Ca^{2+}$ 통로를 자극함으로써 세포바깥의 $Ca^{2+}$이 세포안으로 이동하여 나타나는 변화로 생각된다.