Kim, Suyoung;Park, Sook-Young;Kim, Hyejeong;Kim, Dongyoung;Lee, Seon-Woo;Kim, Heung Tae;Lee, Jong-Hwan;Choi, Woobong
The Plant Pathology Journal
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제30권4호
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pp.375-383
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2014
Fungi tolerate exposure to various abiotic stresses, including cytotoxic compounds and fungicides, via their ATP-driven efflux pumps belonging to ATP-binding cassette (ABC) transporters. To clarify the molecular basis of interaction between the fungus and various abiotic stresses including fungicides, we constructed a cDNA library from germinated conidia of Colletotrichum acutatum, a major anthracnose pathogen of pepper (Capsicum annum L.). Over 1,000 cDNA clones were sequenced, of which single clone exhibited significant nucleotide sequence homology to ABC transporter genes. We isolated three fosmid clones containing the C. acutatum ABC1 (CaABC1) gene in full-length from genomic DNA library screening. The CaABC1 gene consists of 4,059 bp transcript, predicting a 1,353-aa protein. The gene contains the typical ABC signature and Walker A and B motifs. The 5'-flanking region contains a CAAT motif, a TATA box, and a Kozak region. Phylogenetic and structural analysis suggested that the CaABC1 is a typical ABC transporter gene highly conserved in various fungal species, as well as in Chromista, Metazoans, and Viridiplantae. We also found that CaABC1 was up-regulated during conidiation and a minimal medium condition. Moreover, CaABC1 was induced in iprobenfos, kresoxim-methyl, thiophanate-methyl, and hygromycin B. These results demonstrate that CaABC1 is necessary for conidiation, abiotic stress, and various fungicide resistances. These results will provide the basis for further study on the function of ABC transporter genes in C. acutatum.
The limited information on differential gene expression in the different serotypes of Actinobacillus pleuropneumoniae has significantly hampered the research on the pathogenic mechanisms of this organism and the development of multivalent vaccines against A. pleuropneumoniae infection. To compare the gene expressions in the A. pleuropneumoniae strains CVCC259 (serotype 1) and CVCC261 (serotype 3), we screened the differentially expressed genes in the two strains by performing representational difference analysis (RDA). Northern blot analyses were used to confirm the results of RDA. We identified 22 differentially expressed genes in the CVCC259 strain and 20 differentially expressed genes in the CVCC261 strain, and these genes were classified into 11 groups: (1) genes encoding APX toxins; (2) genes encoding transferrin-binding protein; (3) genes involved in lipopolysaccharide (LPS) biosynthesis; (4) genes encoding autotransporter adhesin; (5) genes involved in metabolism; (6) genes involved in the ATP-binding cassette (ABC) transporter system; (7) genes encoding molecular chaperones; (8) genes involved in bacterial transcription and nucleic acid metabolism; (9) a gene encoding protease; (10) genes encoding lipoprotein/membrane protein; and (11) genes encoding various hypothetical proteins. This is the first report on the systematic application of RDA for the analysis of differential gene expression in A. pleuropneumoniae serotypes 1 and 3. The determination of these differentially expressed genes will serve as an indicator for future research on the pathogenic mechanisms of A. pleuropneumoniae and the development of a multivalent vaccine against A. pleuropneumoniae infection.
S. griseus wild type에서 dasA 유전자의 과발현에 의해 유도된 기저균사의 ectopic sporulation 관련 유전자를 알아보기 위해서, empty vector가 삽입된 균주와 dasA가 과발현된 균주의 전사체를 DNA microarray법으로 비교하였다. DNA microarray 결과를 토대로 dasA 유전자 과발현 균주에서 2배이상 발현량이 증가되었으며 p-value가 0.05 미만(p-value < 0.05)인 유전자들 중에서 false positive 를 제외시키는 작업을 통하여 최종적으로 4개의 유전자(SGR794, SGR2469, SGR3656, SGR3657)와 3개의 cluster (SGR795-797, SGR2377-2378, SGR6997-6998)를 선발하였다. 이들의 전사량은 low resolution Sl nuclease mapping 법을 통하여 dasA 유전자 과발현 균주에서 증가된 것을 확인하였다.
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.
Purpose: The chemoresistance of human hepatocellular carcinoma (HCC) to cytotoxic drugs, especially intrinsic or acquired multidrug resistance (MDR), still remains a major challenge in the management of HCC. In the present study, possible mechanisms involved in MDR of HCC were identified using a 5-fluorouracil (5-FU)-resistant human HCC cell line. Methods: BEL-7402/5-FU cells were established through continuous culturing parental BEL-7402 cells, imitating the pattern of chemotherapy clinically. Growth curves and chemosensitivity to cytotoxic drugs were determined by MTT assay. Doubling times, colony formation and adherence rates were calculated after cell counting. Morphological alteration, karyotype morphology, and untrastructure were assessed under optical and electron microscopes. The distribution in the cell cycle and drug efflux pump activity were measured by flow cytometry. Furthermore, expression of potential genes involved in MDR of BEL-7402/5-FU cells were detected by immunocytochemistry. Results: Compared to its parental cells, BEL-7402/5-FU cells had a prolonged doubling time, a lower mitotic index, colony efficiency and adhesive ability, and a decreased drug efflux pump activity. The resistant cells tended to grow in clusters and apparent changes of ultrastructures occurred. BEL-7402/5-FU cells presented with an increased proportion in S and G2/M phases with a concomitant decrease in G0/G1 phase. The MDR phenotype of BEL-7402/5-FU might be partly attributed to increased drug efflux pump activity via multidrug resistance protein 1 (MRP1), overexpression of thymidylate synthase (TS), resistance to apoptosis by augmentation of the Bcl-xl/Bax ratio, and intracellular adhesion medicated by E-cadherin (E-cad). P-glycoprotein (P-gp) might play a limited role in the MDR of BEL-7402/5-FU. Conclusion: Increased activity or expression of MRP1, Bcl-xl, TS, and E-cad appear to be involved in the MDR mechanism of BEL-7402/5-FU.
Protamine has been widely used as a pharmaceutical product and natural food preservative. However, few studies have been conducted to assess the beneficial function of dietary protamine. This study examined the effects of dietary salmon protamine on serum and liver lipid levels and the expression levels of genes encoding proteins involved in lipid homeostasis in the liver of rats. Groups of male Wistar rats were fed AIN93G diet containing 2% or 5% protamine. After 4 weeks of feeding these diets, markedly decreased serum and liver cholesterol (CHOL) and triacylglycerol levels were noted. Increased activity of liver carnitine palmitoyltransferase-2 and acyl-CoA oxidase, which are key enzymes of fatty acid ${\beta}$-oxidation in the mitochondria and peroxisomes, was found in rats fed on protamine. Furthermore, rats fed protamine showed enhanced fecal excretion of CHOL and bile acid and increased liver mRNA expression levels of ATP-binding cassette (ABC) G5 and ABCG8, which form heterodimers and play a major role in the secretion of CHOL into bile. The decrease in triacylglycerol levels in protamine-fed rats was due to the enhancement of liver ${\beta}$-oxidation. Furthermore, rats fed protamine exhibited decreased CHOL levels through the suppression of CHOL and bile acid absorption and the enhancement of CHOL secretion into bile. These results suggest that dietary protamine has beneficial effects that may aid in the prevention of lifestyle-related diseases such as hyperlipidemia and atherosclerosis.
Carbon concentrating mechanisms play a vital role in photosynthesis in microalgae and cyanobacteria especially in the proper functioning of Rubisco and assimilation of carbon via the Calvin cycle. This study evaluates the role of carbon dioxide on carbon concentrating mechanism (CCM) in a cynaobacteria, Spirulina platensis and a microalga, Chlorella sp. 786. The study organisms were grown in both atmospheric (control sample, 0.035%) and high (exposed sample, 10%) $CO_2$ concentrations. Second dimension (2D) electrophoresis revealed a huge difference in the protein profiles of both organisms suggesting the induction of CCM related proteins in the sample maintained at atmospheric $CO_2$ concentration and the repression of CCM related proteins in the sample maintained at 10% $CO_2$. Liquid chromatography-mass spectroscopy analysis revealed the presence of two important $C_i$ transporter proteins in the control sample of S. platensis, namely ferredoxin-$NADP^+$ reductase and ATP binding cassette (ABC) transport system protein. These proteins were only expressed in the control sample and were downregulated or not expressed at all in the exposed sample. Consequently, this study conclusively proves that CCMs are only inducted at low $CO_2$ concentrations and are not functional at high $CO_2$ concentration.
To understand the molecular mechanism involved in the survivability of cold-tolerant lactic acid bacteria was of great significance in food processing, since these bacteria play a key role in a variety of low-temperature fermented foods. In this study, the cold-stress response of probiotic Lactobacillus plantarum K25 isolated from Tibetan kefir grains was analyzed by iTRAQ proteomic method. By comparing differentially expressed (DE) protein profiles of the strain incubated at 10℃ and 37℃, 506 DE proteins were identified. The DE proteins involved in carbohydrate, amino acid and fatty acid biosynthesis and metabolism were significantly down-regulated, leading to a specific energy conservation survival mode. The DE proteins related to DNA repair, transcription and translation were up-regulated, implicating change of gene expression and more protein biosynthesis needed in response to cold stress. In addition, two-component system, quorum sensing and ABC (ATP-binding cassette) transporters also participated in cell cold-adaptation process. These findings provide novel insight into the cold-resistance mechanism in L. plantarum with potential application in low temperature fermented or preserved foods.
Nitrosative stress is defined as pathophysiological conditions that are related to covalent modifications of proteins by nitration/nitrosylation by forms of nitrogen oxide ($NO_x$), leading to DNA damage, ultimately, cell death. This type of stress condition appears to be associated with a number of disease states, including diabetes, inflammation and neurodegenerative diseases. Since these pathological conditions are frequently chronic in nature and, thus, require long-term treatment, changes in pharmacokinetics are likely to affect the therapy. Transporters are membrane proteins that facilitate the movement of substrates, including drugs, across plasma membranes of epithelial / endothelial cells. Since it is now increasingly evident that transporters are pharmacokinetically significant, functional alteration of transporters by this stress condition may have therapeutic relevance. In this review, experimental techniques that are used to study both in vivo and in vitro nitrosative stress are summarized and discussed, along with available literature information on the functional implication of transporters under conditions of nitrosative stress conditions. In the literature, both functional induction and impa irment were apparently present for both drug transporter families [i.e., ATP-binding cassette (ABC) and solute carrier families (SLC)]. Furthermore, a change in the function of a certain transporter appears to have temporal dependency by impairment in the early phase of nitrosative stress and induction thereafter, suggesting that the role of nitrosative stress is complex in terms of functional implications of the transporters. Although the underlying mechanisms for these alterations are not fully understood, protein nitration/nitrosylation appears to be involved in the functional impairment whereas transcript factor(s) activated by nitrosative stress may play a role, at least in part, in functional induction. Interestingly, functional induction under conditions of nitrosative stress has not been observed for SLC transporters while such impairment has been documented for both ABC and SLC transporters. Further investigations appear to be necessary to fully delineate the underlying reasons for these differences on the impact and importance of nitrosative stress conditions.
Candida magnoliae, an osmotolerant and erythritol producing yeast, prefers D-fructose to D-glucose as carbon sources. For the investigation of the fructophilic characteristics with respect to sugar transportation, a sequential extraction method using various detergents and ultracentrifugation was developed to isolate cellular membrane proteins in C. magnoliae. Immunoblot analysis with the Pma1 antibody and two-dimensional electrophoresis analysis coupled with MS showed that the fraction II was enriched with membrane proteins. Eighteen proteins out of 36 spots were identified as membrane or membrane-associated proteins involved in sugar uptake, stress response, carbon metabolism, and so on. Among them, three proteins were significantly upregulated under the fructose supplying conditions. The hexose transporter was highly homologous to Ght6p in Schizosaccharomyces pombe, which was known as a predominant transporter for the fructose uptake of S. pombe because it exhibited higher affinity to D-fructose than D-glucose. The physicochemical properties of the ATP-binding cassette transporter and inorganic transporter explained their direct or indirect associations with the fructophilic behavior of C. magnoliae. The identification and characterization of membrane proteins involved in sugar uptake might contribute to the elucidation of the selective utilization of fructose to glucose by C. magnoliae at a molecular level.
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