A cDNA clone encoding a MDR-like ABC transporter protein was isolated from Brassica rapa seedlings, through rapid amplification of cDNA ends (RACE). This gene (named as Brmdr 1; GenBank accession no.: DQ296184 ) had a total length of 4222 bp with an open reading frame of 3900 bp, and encoded a predicted polypeptide of 1300 amino acids with a molecular weight of 143.1 kDa. The BrMDR1 protein shared 71.0, 62.5, 60.0 and 58.2% identity with other MDR proteins isolated from Arabidopsis thaliana (AAN28720), Coptis japonica (CjMDR), Gossypium hirsutum (GhMDR) and Triticum aestivum (TaMDR) at amino acid level, respectively. Southern blot analysis showed that Brmdr1 was a low-copy gene. Expression pattern analysis revealed that Brmdr1 constitutively expressed in the root, stem petals and stamens, but with lower expression in leaves and open flowers. The domains analysis showed that BrMDR1 protein possessed two transmembrane domains (TMDs) and two nucleotide binding domains (NBDs) arranging in "TMD1-NBD1-TMD2-NBD2" direction, which is consistent with other MDR transporters. Within NBDs three characteristic motifs common to all ABC transporters, "Walker A", "Walker B" and C motif, were found. These results indicate that BrMDR1 is a MDR-like ABC transporter protein that may be involved in the transport and accumulation of secondary metabolites.
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.
P-glycoprotein (P-gp) is a permeability glycoprotein also known as multidrug resistance protein 1 (MDR1). P-gp is an ATP-binding cassette (ABC) transporter that pumps various types of drugs out of cells. These transporters reduce the intracellular concentrations of drugs and disturb drug absorption. The Caco-2 cell permeability assay system is an effective in vitro system that predicts the intestinal absorption of drugs and the functions of enzymes and transporters. Rhodamine-123 (R-123) and digoxin are well-known P-gp substrates that have been used to determine the function of P-gp. Efflux of P-gp substrates by P-gp has been routinely evaluated. To date, a number of herbal medicines have been tested with Caco-2 cell permeability assay system to assess bioavailability. There are growing efforts to find phytochemicals that potentially regulate P-gp function. The Caco-2 cell permeability assay system is a primary strategy to search for candidates of P-gp inhibitors. In this mini review, we have summarized the P-gp modulation by herbal extracts, decoctions or single components from natural products using Caco-2 cell permeability assays. Many natural products are known to regulate P-gp and herbal medicines could be used in combination with conventional drugs to enhance bioavailability.
Khan, Muhammad;Maryam, Amara;Mehmood, Tahir;Zhang, Yaofang;Ma, Tonghui
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제16권16호
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pp.6831-6839
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2015
Multidrug resistance is a principal mechanism by which tumors become resistant to structurally and functionally unrelated anticancer drugs. Resistance to chemotherapy has been correlated with overexpression of p-glycoprotein (p-gp), a member of the ATP-binding cassette (ABC) superfamily of membrane transporters. P-gp mediates resistance to a broad-spectrum of anticancer drugs including doxorubicin, taxol, and vinca alkaloids by actively expelling the drugs from cells. Use of specific inhibitors/blocker of p-gp in combination with clinically important anticancer drugs has emerged as a new paradigm for overcoming multidrug resistance. The aim of this paper is to review p-gp regulation by dietary nutraceuticals and to correlate this dietary nutraceutical induced-modulation of p-gp with activity of anticancer drugs.
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.
In this paper, we propose to evaluate the effect of Resistin-like molecule alpha (Retnla) on the expression of transporters involved in modulating concentrations of peripheral cholesterol and plasma high-density lipoprotein (HDL) cholesterol. High levels of blood cholesterol are a well-recognized risk factor for atherosclerosis and are eliminated via the process of reverse cholesterol transport (RCT). We recently showed that Retnla ameliorates hypercholesterolemia and atherosclerosis by increasing biliary cholesterol secretion, the final step of the process, in low-density lipoprotein receptor-deficient mice. However, the role of Retnla in HDL-mediated cholesterol efflux, initial step of RCT pathway, is not yet clear. To identify cholesterol transport genes regulated by Retnla, we performed an extensive microarray-based gene expression screen using livers from Retnla-overexpressing (Tg) mice and control animals. The most significant change in Retnla-Tg mice was an upregulation of ATP-binding cassette sub-family G member 4 (Abcg4) transport and was validated using quantitative RT-PCR. The validated gene was also induced by treatment of purified Retnla protein in RAW 264.7 cells incubated with acetylated low-density lipoprotein and Hepa1c1c7 cells. Taken together, these results indicates that Retnla might also accelerate initial step of RCT pathway, suggesting therapeutic value of Retnla in the treatment of hypercholesterolemia and atherosclerosis.
벼의 생산에 있어 가장 큰 문제 요인 중 하나인 벼도열병의 발생 원인균인 벼도열병균은 다양한 기작에 의해 방제 약제에 대한 내성을 가지는 것으로 알려져 있다. 막 운반단백질인 ABC transporter의 경우 환경으로부터의 다양한 독성 물질들을 배출하는 것으로 알려져 있다. 이미 알려진 벼도열병균의 게놈 서열로부터 생물정보학적 분석을 통하여 ABC transporter 단백질의 도메인 특성을 보이는 33개의 유전자군 서열을 예측하였다. 이중 3개의 경우는 이미 알려진 유전자로 판명되었다. Southern Hybridization 분석에 적용한 20개의 유전자들이 모두 게놈상에 단일 copy로 존재함을 확인하였다. 새로 예측된 30개의 유전자중 11개는 RT-PCR을 통하여 전사단계에서의 유전자 발현이 확인되었다.
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.
카드뮴과 같은 중금속은 독성이 높아 수서 생물과 인간에게 해로운 영향을 미친다고 알려져 있다. 본 연구에서는 해양 섬모충 Euplotes crassus에서 카드뮴이 해독 기전에 관여하는 ABC transporters (ABCs)와 glutathione S-transferase (GST)의 유전자 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 총 7개의 ABCs 유전자와 1개의 GST 유전자 일부를 클로닝하여 유전자 분석을 실시하였고, 카드뮴(0.1~1 mg/l) 노출에 따른 이들 유전자의 발현 양상을 quantitative real time RT-PCR (qRT-PCR)을 이용하여 분석하였다. 염기서열 분석과 계통 분석 결과 이들 ABCs 유전자가 ABC transporter의 특징을 가지며, ABC-B/C family에 속하는 것을 확인하였고, GST 유전자는 theta isoform과 유사한 것으로 나타났다. 카드뮴에 8시간 노출시킨 결과 ABC transporter 유전자의 경우 ABCB21 유전자를 제외하고는 대부분 농도 의존적으로 유전자 발현이 유의하게 증가하였다. GST 유전자는 0.5 mg/l에서 가장 높은 유전자 발현 양상을 보였으며, 1 mg/l에서는 발현량이 대조군 수준으로 감소되었다. 본 연구 결과는 E. crassus의 ABC transporter와 GST 유전자가 카드뮴에 의해 유도되는 독성에 대한 방어 기전에 참여하는 것을 의미한다.
플라보노이드는 식물의 주요 2차 대사산물 중 하나로 자외선 차단, 식물의 수분을 위한 곤충 유인 등 외부환경에 적응하는데 이로운 역할을 한다. 특히 플라보노이드는 항산화 효과가 우수한 것으로 알려져 노화방지와 생활습관 질병예방에 유용한 건강기능식품소재로 각광받고 있다. 하지만 플라보노이드의 생체이용률은 매우 낮으며 이러한 플라보노이드 흡수과정에 관한 생물학적기전은 최근에 조금씩 밝혀지기 시작하고 있다. 플라보노이드의 수송기전에는 세포 내에서 일어나는 소포체 매개 수송과 세포막 및 소기관 표면 단백질에 의한 막 수송체 매개 수송이 있다. 소포체 매개 수송의 경우 cellular trafficking에 의한 일련의 소포체 유래 vesicle의 융합 반응을 거쳐 식물 세포의 경우 액포 내에 플라보노이드가 축적되거나 세포 외부로 배출된다. 표면 단백질에 의해 플라보노이드의 세포막 흡수가 일어나게 되는데 ATP를 사용한 능동수송, 막 전위를 이용한 2차 수송에 관여하는 다수의 수송체들이 관여하는 것으로 보인다. 다양한 종류의 플라보노이드가 존재하는 만큼 플라보노이드 수송체도 다양하며 어쩌면 모든 플라보노이드의 특이적 수송체를 규명하는 것은 불가능 할 지도 모른다. 하지만 식품에 다량 존재하는 주요 플라보노이드를 모델 화합물로 이용한 연구를 수행하면 이에 관련된 주요 수송체 단백질과 관련 메커니즘에 대해 깊이 이해할 수 있고 이를 통해 생체 이용률을 향상시키는 방법을 생각해 볼 수 있으며 특히 낮은 혈중 농도 조건에서도 조직 세포 내에 플라보노이드 축적을 통해 건강 기능성을 최적화하는 노력을 기울이는데 적절한 과학적 방법을 제시해 줄 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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