This study investigates the effect of ${\beta}$-glucans on the growth of Caenorhabditis elegans. Comparison was made among lipopolysaccharide (LPS) and ${\beta}$-glucans extracted from Phellinus baumii, in the presence of peptidoglycans which is available as the major carbon source from OP50, a non-pathogenic strain of Escherichia coli. When the three sources of carbohydrate were added singularly or in mixture to the culture media, a significant level of variation was observed with respect to fecundity. Addition of ${\beta}$-glucans appeared to increase the fecundity. When ${\beta}$-glucans was reinforced in the culture media, the fecundity increased at least 20 percent compared to the OP50-only media which exclusively contains peptidoglycans. In terms of life span, C. elegans showed a modest reduction when treated especially with ${\beta}$-glucans. C. elegans accumulated less fat in the ${\beta}$-glucans containing media different from the OP50 media. Based on the Sudan black staining, fat deposition significantly decreased corresponding to the ${\beta}$-glucans content in the media. On LPS-supplemented media, no difference was observed in fat deposition compared to the normal OP50 media. At the level of motility, ${\beta}$-glucans-treated worms moved more distance as well as LPS-treated worm. They also showed a comparable degree of motility under similar treatment with each source of carbohydrate. In conclusion, LPS and ${\beta}$-glucans, extracted from P. baumii, may not entirely replace the food required for C. elegans; however, it might be utilized as valuable alternative food source which C. elegans use as forms of carbohydrates in stead of peptidoglycan of OP50.
Regulator of calcineurin 1 (RCAN1) binds to calcineurin through the PxIxIT motif, which is evolutionarily conserved. SP repeat phosphorylation in RCAN1 is required for its complete function. The specific interaction between RCAN1 and calcineurin is critical for calcium/calmodulin-dependent regulation of calcineurin serine/threonine phosphatase activity. In this study, we investigated two available deletion rcan-1 mutants in Caenorhabditis elegans, which proceed differently for transcription and translation. We found that rcan-1 may be required for calcineurin activity and possess calcineurin-independent function in body growth and egg-laying behavior. In the genetic background of enhanced calcineurin activity, the rcan-1 mutant expressing a truncated RCAN-1 which retains the calcineurin-binding PxIxIT motif but misses SP repeats stimulated growth, while rcan-1 lack mutant resulted in hyperactive egg-laying suppression. These data suggest rcan-1 has unknown functions independent of calcineurin, and may be a stimulatory calcineurin regulator under certain circumstances.
Diets based on carbohydrates increase rapidly the blood glucose level due to the fast conversion of carbohydrates to glucose. High glucose diets have been known to induce many lifestyle diseases. Here, we demonstrated that high glucose diet shortened the lifespan of Caenorhabditis elegans through apoptosis induction. Control adult groups without glucose diet lived for 30 days, whereas animals fed 10 mg/L of D-glucose lived only for 20 days. The reduction of lifespan by glucose diet showed a dose-dependent profile in the concentration range of glucose from 1 to 20 mg/L. Aging effect of high glucose diet was examined by measurement of response time for locomotion after stimulating movement of the animals by touching. Glucose diet decreased the locomotion capacity of the animals during mid-adulthood. High glucose diets also induced ectopic apoptosis in the body of C. elegans, which is a potent mechanism that can explain the shortened lifespan and aging. Apoptotic cell corpses stained with SYTO 12 were found in the worms fed 10 mg/L of glucose. Mutation of core apoptotic regulatory genes, CED-3 and CED-4, inhibited the reduction of viability induced by high glucose diet, which indicates that these regulators were required for glucose-induced apoptosis or lifespan shortening. Thus, we conclude that high glucose diets have potential for inducing ectopic apoptosis in the body, resulting in a shortened lifespan accompanied with loss of locomotion capacity.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.9
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pp.2846-2866
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2022
Caenorhabditis elegans exhibits sophisticated chemotaxis behavior through two parallel strategies, klinokinesis and klinotaxis, executed entirely by a small nervous circuit. It is therefore suitable for inspiring fast and energy-efficient solutions for autonomous navigation. As a random search strategy, the Lévy walk is optimal for diverse animals when foraging without external chemical cues. In this study, by combining these biological strategies for the first time, we propose a spiking neural network model for search and contour tracking of specific concentrations of environmental variables. Specifically, we first design a klinotaxis module using spiking neurons. This module works in conjunction with a klinokinesis module, allowing rapid searches for the concentration setpoint and subsequent contour tracking with small deviations. Second, we build a random exploration module. It generates a Lévy walk in the absence of concentration gradients, increasing the chance of encountering gradients. Third, considering local extrema traps, we develop a termination module combined with an escape module to initiate or terminate the escape in a timely manner. Experimental results demonstrate that the proposed model integrating these modules can switch strategies autonomously according to the information from a single sensor and control steering through output spikes, enabling the model worm to efficiently navigate across various scenarios.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.42
no.5
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pp.670-674
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2013
The free radical theory of aging suggests that oxidative damage caused by free radicals plays a key role in normal aging. We measured the anti-oxidant activity of acorns and asked whether it can modulate the aging process in Caenorhabditis elegans. Different concentrations of acorn powder were added to culture medium, followed by the monitoring of fertility and survival under oxidative stress. The anti-oxidant activity of 500 mg/L of acorn powder exhibited significant increases in the resistance to oxidative stress in vivo. Acorn powder also significantly extended both the mean and maximum lifespan of C. elegans (the mean lifespan was increased up to 22.4%). The fertility assay indicates the lifespan extension from acorn does not accompany a reduced reproduction, which is common in long-lived mutants. These findings indicate that acorn has a strong antioxidant activity and can induce longevity without the trade-off of reduced reproduction in C. elegans.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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