The microalga Chlamydomonas reinhardtii accumulates triacylglycerols (TAGs) in lipid droplets under stress conditions, such as nitrogen starvation. TAG biosynthesis occurs mainly at the endoplasmic reticulum (ER) and requires fatty acid (FA) substrates supplied from chloroplasts. How FAs are transferred from chloroplast to ER in microalgae was unknown. We previously reported that an Arabidopsis thaliana ATP-binding cassette (ABC) transporter, AtABCA9, facilitates FA transport at the ER during seed development. Here we identified a gene homologous to AtABCA9 in the C. reinhardtii genome, which we named CrABCA2. Under nitrogen deprivation conditions, CrABCA2 expression was upregulated, and the CrABCA2 protein level also increased. CrABCA2 knockdown lines accumulated less TAGs and CrABCA2 overexpression lines accumulated more TAGs than their untransformed parental lines. Transmission electron microscopy showed that CrABCA2 was localized in swollen ER. These results suggest that CrABCA2 transports substrates for TAG biosynthesis to the ER during nitrogen starvation. Our study provides a potential tool for increasing lipid production in microalgae.
Adisa, Rahmat Adetutu;Kolawole, Naimat;Sulaimon, Lateef A.;Brai, Bathlomew;Ijaola, Abraham
Toxicological Research
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제35권1호
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pp.13-24
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2019
Numerous ethnomedicinal uses have been attributed to different parts of Annona senegalensis (ASE), including its uses as food and food additives. The present study investigated toxicological and antioxidant effects of 28 days administration of ethanol extracts of ASE stem bark to Wistar strain albino rats. Acute toxicity test was done to determine lethal dose in Wistar rats while sub-acute toxicity test was conducted on rats divided into four groups (A - control, B - 50 mg/kg, C - 100 mg/kg, D - 150 mg/kg, respectively and treated for 28 days. Oxidative stress markers in liver and kidney as well as hepatic succinate dehydrogenase activity in the mitochondrial and post mitochondrial fractions (PMF) were evaluated. The $LD_{50}$ value of ASE was > 2,000 mg/kg. White blood cell counts gradually increased, but red blood cell counts and haematocrits level decreased significantly (p < 0.05) by about 50%. Liver enzymes in the serum and mitochondrial succinate dehydrogenase activity increased significantly (p < 0.05). Superoxide dismutase and catalase activities also increased in liver mitochondria and PMF while malondialdehyde (MDA) and reduced glutathione levels increased only in the PMF. Furthermore, only MDA levels increased significantly in the kidney after 28 days extract administration. Histopathological examination showed hepatic necrosis and no obvious signs of nephrotoxicity. Anona senegalensis is relatively safe, but prolonged ingestion could induce oxidative stress and impair ATP synthesis through the modulation of the activity of mitochondrial succinate dehydrogenase.
Jeon, Hyeong-Kyu;Park, Hansol;Lee, Dongmin;Choe, Seongjun;Kang, Yeseul;Bia, Mohammed Mebarek;Lee, Sang-Hwa;Eom, Keeseon S.
Parasites, Hosts and Diseases
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제57권1호
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pp.55-60
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2019
This study was undertaken to determine the complete mitochondrial DNA sequence and structure of the mitochondrial genome of Spirometra ranarum, and to compare it with those of S. erinaceieuropaei and S. decipiens. The aim of this study was to provide information of the species level taxonomy of Spirometra spp. using the mitochondrial genomes of 3 Spirometra tapeworms. The S. ranarum isolate originated from Myanmar. The mitochondrial genome sequence of S. ranarum was compared with that of S. erinaceieuropaei (GenBank no. KJ599680) and S. decipiens (GenBank no. KJ599679). The complete mtDNA sequence of S. ranarum comprised 13,644 bp. The S. ranarum mt genome contained 36 genes comprising 12 protein-coding genes, 22 tRNAs and 2 rRNAs. The mt genome lacked the atp8 gene, as found for other cestodes. All genes in the S. ranarum mitochondrial genome are transcribed in the same direction and arranged in the same relative position with respect to gene loci as found for S. erinaceieuropaei and S. decipiens mt genomes. The overall nucleotide sequence divergence of 12 protein-coding genes between S. ranarum and S. decipiens differed by 1.5%, and 100% sequence similarity was found in the cox2 and nad6 genes, while the DNA sequence divergence of the cox1, nad1, and nad4 genes of S. ranarum and S. decipiens was 2.2%, 2.1%, and 2.6%, respectively.
n-Caproic acid (CA) is gaining increased attention due to its high value as a chemical feedstock. Ruminococcaceae bacterium strain CPB6 is an anaerobic mesophilic bacterium that is highly prolific in its ability to perform chain elongation of lactate to CA. However, little is known about the genome-wide transcriptional analysis of strain CPB6 for CA production triggered by the supplementation of exogenous lactate. In this study, cultivation of strain CPB6 was carried out in the absence and presence of lactate. Transcriptional profiles were analyzed using RNA-seq, and differentially expressed genes (DEGs) between the lactate-supplemented cells and control cells without lactate were analyzed. The results showed that lactate supplementation led to earlier CA p,roduction, and higher final CA titer and productivity. 295 genes were substrate and/or growth dependent, and these genes cover crucial functional categories. Specifically, 5 genes responsible for the reverse β-oxidation pathway, 11 genes encoding ATP-binding cassette (ABC) transporters, 6 genes encoding substrate-binding protein (SBP), and 4 genes encoding phosphotransferase system (PTS) transporters were strikingly upregulated in response to the addition of lactate. These genes would be candidates for future studies aiming at understanding the regulatory mechanism of lactate conversion into CA, as well as for the improvement of CA production in strain CPB6. The findings presented herein reveal unique insights into the biomolecular effect of lactate on CA production at the transcriptional level.
Objective: Sarcoplasmic proteins include proteins that play critical roles in biological processes of living organisms. How seasons influence biological processes and meat quality of postmortem muscles through the regulation of protein phosphorylation remain to be investigated. In this study, the phosphorylation of sarcoplasmic proteins in pork longissimus muscle was investigated in four seasons. Methods: Sarcoplasmic proteins were extracted from 40 pork carcasses (10 for each season) and analyzed through ProQ Diamond staining for phosphorylation labeling and Sypro Ruby staining for total protein labeling. The pH of muscle, contents of glycogen and ATP were measured at 45 min, 3 h, and 9 h postmortem and the water (P2b, P21, and P22) was measured at 3 h and 9 h. Results: A total of 21 bands were detected. Band 8 (heat shock cognate 71 kDa protein; heat shock 70 kDa protein 1B) had higher phosphorylation level in summer than that in other seasons at 45 min postmortem. The phosphorylation levels of 3 Bands were significantly different between fast and normal pH decline groups (p<0.05). The phosphorylation levels of 4 bands showed negative associations with immobilized water (P21) and positive association with free water (P22). Conclusion: The phosphorylation levels of sarcoplasmic proteins involved in energy metabolism and heat stress response at early postmortem time differed depending on the seasons. These proteins include heat shock protein 70, pyruvate kinase, phosphoglucomutase-1, glucose-6-phosphate isomerase, and carbonic anhydrase 3. High temperatures in summer might result in the phosphorylation of those proteins, leading to pH decline and low water holding capacity.
SCO6993 (606 amino acids) in Streptomyces coelicolor belongs to the large ATP-binding regulators of the LuxR family regulators having one DNA-binding motif. Our previous findings predicted that SCO6993 may suppress the production of pigmented antibiotics, actinorhodin, and undecylprodigiosin, in S. coelicolor, resulting in the characterization of its properties at the molecular level. SCO6993-disruptant, S. coelicolor ΔSCO6993 produced excess pigments in R2YE plates as early as the third day of culture and showed 9.0-fold and 1.8-fold increased production of actinorhodin and undecylprodigiosin in R2YE broth, respectively, compared with that by the wild strain and S. coelicolor ΔSCO6993/SCO6993+. Real-time polymerase chain reaction analysis showed that the transcription of actA and actII-ORF4 in the actinorhodin biosynthetic gene cluster and that of redD and redQ in the undecylprodigiosin biosynthetic gene cluster were significantly increased by SCO6993-disruptant. Electrophoretic mobility shift assay and DNase footprinting analysis confirmed that SCO6993 protein could bind only to the promoters of pathway-specific transcriptional activator genes, actII-ORF4 and redD, and a specific palindromic sequence is essential for SCO6993 binding. Moreover, SCO6993 bound to two palindromic sequences on its promoter region. These results indicate that SCO6993 suppresses the expression of other biosynthetic genes in the cluster by repressing the transcription of actII-ORF4 and redD and consequently negatively regulating antibiotic production.
Mitochondria are cellular organelles that perform various functions within cells. They are responsible for ATP production, cell-signal regulation, autophagy, and cell apoptosis. Because the mitochondrial proteins that perform these functions need Ca2+ ions for their activity, mitochondria have ion channels to selectively uptake Ca2+ ions from the cytoplasm. The ion channel known to play the most important role in the Ca2+ uptake in mitochondria is the mitochondrial calcium uniporter (MCU) holo-complex located in the inner mitochondrial membrane (IMM). This ion channel complex exists in the form of a complex consisting of the pore-forming protein through which the Ca2+ ions are transported into the mitochondrial matrix, and the auxiliary protein involved in regulating the activity of the Ca2+ uptake by the MCU holo-complex. Studies of this MCU holo-complex have long been conducted, but we didn't know in detail how mitochondria uptake Ca2+ ions through this ion channel complex or how the activity of this ion channel complex is regulated. Recently, the protein structure of the MCU holo-complex was identified, enabling the mechanism of Ca2+ uptake and its regulation by the MCU holo-complex to be confirmed. In this review, I will introduce the mechanism of action of the MCU holo-complex at the molecular level based on the Cryo-EM structure of the MCU holo-complex to help understand how mitochondria uptake the necessary Ca2+ ions through the MCU holo-complex and how these Ca2+ uptake mechanisms are regulated.
Escherichia coli can use allantoin as its sole nitrogen source under anaerobic conditions. The ureidoglycolate produced by double release of ammonia from allantoin can flow into either the glyoxylate shunt or further catabolic transcarbamoylation. Although the former pathway is well studied, the genes of the latter (catabolic) pathway are not known. In the catabolic pathway, ureidoglycolate is finally converted to carbamoyl phosphate (CP) and oxamate, and then CP is dephosphorylated to carbamate by a catabolic carbamate kinase (CK), whereby ATP is formed. We identified the ybcF gene in a gene cluster containing fdrA-ylbE-ylbF-ybcF that is located downstream of the allDCE-operon. Reverse transcription PCR of total mRNA confirmed that the genes fdrA, ylbE, ylbF, and ybcF are co-transcribed. Deletion of ybcF caused only a slight increase in metabolic flow into the glyoxylate pathway, probably because CP was used to de novo synthesize pyrimidine and arginine. The activity of the catabolic CK was analyzed using purified YbcF protein. The Vmax is 1.82 U/mg YbcF for CP and 1.94 U/mg YbcF for ADP, and the KM value is 0.47 mM for CP and 0.43 mM for ADP. With these results, it was experimentally revealed that the ybcF gene of E. coli encodes catabolic CK, which completes anaerobic allantoin degradation through substrate-level phosphorylation. Therefore, we suggest renaming the ybcF gene as allK.
Seung Hyun Lee;Jeong Sun Park;Jee-Young Pyo;Sung-Soo Kim;Iksoo Kim
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제46권2호
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pp.41-54
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2023
The blue-tailed damselfly, Ischnura elegans Van der Linden, 1820 (Odonata: Coenagrionidae), is a climate-sensitive indicator species in South Korea. In this study, we sequenced the complete mitochondrial genome (mitogenome) of I. elegans collected from South Korea for subsequent population genetic analysis, particularly to trace population movements in response to climate change. The 15,963 base pair (bp)-long complete mitogenome of I. elegans has typical sets of genes including a major non-coding region (the A+T-rich region), and an arrangement identical to that observed in ancestral insect species. The ATP6, ND3 and ND1 genes have the TTG start codon, which, although rare, is the canonical start codon for animal mitochondrial tRNA. The A/T content was 71.4% in protein-coding genes, 72.1% in tRNAs, 72.9% in the whole genome, 74.7% in srRNA, 75.3% in lrRNA, and 83.8% in the A+T-rich region. The A+T-rich region is unusually long (1,196 bp) and contains two subunits (192 bp and 176-165 bp), each of which is tandemly triplicated and surrounded by non-repeat sequences. Comparison of the sequence divergence among available mitogenomes of I. elegans, including the one from the current study, revealed ND2 as the most variable gene, followed by COII and COI, suggesting that ND2 should be targeted first in subsequent population-level studies. Phylogenetic reconstruction based on all available mitogenome sequences of Coenagrionidae showed a strong sister relationship between I. elegans and I. senegalensis.
Helicobacter pylori (H. pylori) causes gastric diseases by increasing reactive oxygen species (ROS) and interleukin (IL)-8 expression in gastric epithelial cells. ROS and inflammatory responses are regulated by the activation of nuclear factor erythroid-2-related factor 2 (Nrf2) and the expression of Nrf2 target genes, superoxide dismutase (SOD) and heme oxygenase-1 (HO-1). We previously demonstrated that Korean red ginseng extract (RGE) decreases H. pylori-induced increases in ROS and monocyte chemoattractant protein 1 in gastric epithelial cells. We determined whether RGE suppresses the expression of IL-8 via Nrf2 activation and the expression of SOD and HO-1 in H. pylori-infected gastric epithelial AGS cells. H. pylori-infected cells were treated with RGE with or without ML385, an Nrf2 inhibitor, or zinc protoporphyrin (ZnPP), a HO-1 inhibitor. Levels of ROS and IL-8 expression; abundance of Keap1, HO-1, and SOD; levels of total, nuclear, and phosphorylated Nrf2; indices of mitochondrial dysfunction (reduction in mitochondrial membrane potential and ATP level); and SOD activity were determined. As a result, RGE disturbed Nrf2-Keap1 interactions and increased nuclear Nrf2 levels in uninfected cells. H. pylori infection decreased the protein levels of SOD-1 and HO-1, as well as SOD activity, which was reversed by RGE treatment. RGE reduced H. pylori-induced increases in ROS and IL-8 levels as well as mitochondrial dysfunction. ML385 or ZnPP reversed the inhibitory effect of RGE on the alterations caused by H. pylori. In conclusion, RGE suppressed IL-8 expression and mitochondrial dysfunction via Nrf2 activation, induction of SOD-1 and HO-1, and reduction of ROS in H. pylori-infected cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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