Ergosterol, an essential constituent of membrane lipids of yeast, is distributed in both the cell membrane and intracellular endomembrane components such as vacuoles. Honokiol, a major polyphenol isolated from Magnolia officinalis, has been shown to inhibit the growth of Candida albicans. Here, we assessed the effect of honokiol on ergosterol biosynthesis and vacuole function in C. albicans. Honokiol could decrease the ergosterol content and upregulate the expression of genes related with the ergosterol biosynthesis pathway. The exogenous supply of ergosterol attenuated the toxicity of honokiol against C. albicans. Honokiol treatment could induce cytosolic acidification by blocking the activity of the plasma membrane Pma1p H+-ATPase. Furthermore, honokiol caused abnormalities in vacuole morphology and function. Concomitant ergosterol feeding to some extent restored the vacuolar morphology and the function of acidification in cells treated by honokiol. Honokiol also disrupted the intracellular calcium homeostasis. Amiodarone attenuated the antifungal effects of honokiol against C. albicans, probably due to the activation of the calcineurin signaling pathway which is involved in honokiol tolerance. In conclusion, this study demonstrated that honokiol could inhibit ergosterol biosynthesis and decrease Pma 1p H+-ATPase activity, which resulted in the abnormal pH in vacuole and cytosol.
The Laminaria japonica Aresch (Sea tangle) belongs to the brown algae and has a long history as a food material in Asia, including Korea. Recent studies have found that the fermented Sea tangle extract (FST) inhibited the differentiation of osteoclasts and protected osteoblasts from oxidative damage. This study aims to explore the possibility that FST can induce the differentiation of osteoblasts and identify the responsible mechanism. According to our results, FST induced differentiation into osteogenic cells in the presence of osteoblastic MC3T3-E1 cells under non-toxic conditions.. This finding was confirmed by phalloidin staining, increased alkaline phosphatase activity, and calcium deposition. Additionally, it was found that this process was achieved by increasing the expression of key factors involved in osteoblast differentiation, such as runt-related transcription factor-2, osterix, β-catenin, and bone morphogenetic protein-2. Moreover, FST increased autophagy, which may contribute to the maintenance of the bone formation homeostasis, and is associated with the activation of the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt and mitogen-activated protein kinase signaling pathways. Although further research about the bioactive substances contained in FST and the tests of their efficacy are required, the results of this study indicate that FST has incredible applicability as a functional material for maintaining the bone homeostasis.
Xianying Wen;Giuseppe C. Zuccarello;Tatyana A. Klochkova;Gwang Hoon Kim
ALGAE
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v.38
no.4
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pp.203-215
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2023
Oomycete pathogens are one of the most serious threats to the rapidly growing global algae aquaculture industry but research into how they spread and how algae respond to infection is unresolved, let alone a proper classification of the pathogens. Even the taxonomy of the genera Pythium and Olpidiopsis, which contain the most economically damaging pathogens in red algal aquaculture, and are among the best studied, needs urgent clarification, as existing morphological classifications and molecular evidence are often inconsistent. Recent studies have reported a number of genes involved in defense responses against oomycete pathogens in red algae, including pattern-triggered immunity and effector-triggered immunity. Accumulating evidence also suggests that calcium-mediated reactive oxygen species signaling plays an important role in the response of red algae to oomycete pathogens. Current management strategies to control oomycete pathogens in aquaculture are based on the high resistance of red algae to abiotic stress, these have environmental consequences and are not fully effective. Here, we compile a revised list of oomycete pathogens known to infect marine red algae and outline the current taxonomic situation. We also review recent research on the molecular and cellular responses of red algae to oomycete infection that has only recently begun, and outline the methods currently used to control disease in the field.
Jinyoung Jang;Shin Hye Kim;Ki Bum Um;Hyun Jin Kim;Myoung Kyu Park
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.28
no.2
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pp.165-181
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2024
The slow and regular pacemaking activity of midbrain dopamine (DA) neurons requires proper spatial organization of the excitable elements between the soma and dendritic compartments, but the somatodendritic organization is not clear. Here, we show that the dynamic interaction between the soma and multiple proximal dendritic compartments (PDCs) generates the slow pacemaking activity in DA neurons. In multipolar DA neurons, spontaneous action potentials (sAPs) consistently originate from the axon-bearing dendrite. However, when the axon initial segment was disabled, sAPs emerge randomly from various primary PDCs, indicating that multiple PDCs drive pacemaking. Ca2+ measurements and local stimulation/perturbation experiments suggest that the soma serves as a stably-oscillating inertial compartment, while multiple PDCs exhibit stochastic fluctuations and high excitability. Despite the stochastic and excitable nature of PDCs, their activities are balanced by the large centrally-connected inertial soma, resulting in the slow synchronized pacemaking rhythm. Furthermore, our electrophysiological experiments indicate that the soma and PDCs, with distinct characteristics, play different roles in glutamate-induced burst-pause firing patterns. Excitable PDCs mediate excitatory burst responses to glutamate, while the large inertial soma determines inhibitory pause responses to glutamate. Therefore, we could conclude that this somatodendritic organization serves as a common foundation for both pacemaker activity and evoked firing patterns in midbrain DA neurons.
The enhanced differentiation and activation of osteoclasts (OCs) in the inflammatory arthritis such as rheumatoid arthritis (RA) and gout causes not only local bone erosion, but also systemic osteoporosis, leading to functional disabilities and morbidity. The induction and amplification of NFATc1, a master regulator of OC differentiation, is mainly regulated by receptor activator of NF-κB (RANK) ligand-RANK and calcium signaling which are amplified in the inflammatory milieu, as well as by inflammatory cytokines such as TNFα, IL-1β and IL-6. Moreover, the predominance of CD4+ T cell subsets, which varies depending on the condition of inflammatory diseases, can determine the fate of OC differentiation. Anti-citrullinated peptide antibodies which are critical in the pathogenesis of RA can bind to the citrullinated vimentin on the surface of OC precursors, and in turn promote OC differentiation and function via IL-8. In addition to adaptive immunity, the activation of innate immune system including the nucleotide oligomerization domain leucine rich repeat with a pyrin domain 3 inflammasome and TLRs can regulate OC maturation. The emerging perspectives about the diverse and close interactions between the immune cells and OCs in inflammatory milieu can have a significant impact on the future direction of drug development.
Autosomal recessive polycystic kidney disease (ARPKD) is one of the important genetic disorders in pediatric practice. Mutation of the polycystic kidney and hepatic disease gene 1 (PKHD1) was identified as the cause of ARPKD. The gene encodes a 67-exon transcript for a large protein of 4074 amino acids termed fibrocystin, but its function remains unknown. The neoplastic-like in cystic epithelial proliferation and the epidermal growth factor/epidermal growth factor receptor (EGF/EGFR) axis overactivity are known as the most important characteristics of ARPKD. Since the misregulation of $Ca^{2+}$ signaling may lead to aberrant structure and function of the collecting ducts in kidney of rat with ARPKD, present study aimed to investigate the further mechanisms of abnormal proliferation of cystic cells by inhibition of PKHD1 expression. For this, a stable PKHD1-silenced HEK-293T cell line was established. Then cell proliferation rates, intracellular $Ca^{2+}$ concentration and extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) activity were assessed after treatment with EGF, a calcium channel blocker and agonist, verapamil and Bay K8644. It was found that PKHD1-silenced HEK-293T cell lines were hyperproliferative to EGF stimulation. Also PKHD1-silencing lowered the intracellular $Ca^{2+}$ and caused EGF-induced ERK1/2 overactivation in the cells. An increase of intracellular $Ca^{2+}$ in PKHD1-silenced cells repressed the EGF-dependent ERK1/2 activation and the hyperproliferative response to EGF stimulation. Thus, inhibition of PKHD1 can cause EGF-induced excessive proliferation through decreasing intracellular $Ca^{2+}$ resulting in EGF-induced ERK1/2 activation. Our results suggest that the loss of fibrocystin may lead to abnormal proliferation in kidney epithelial cells and cyst formation in ARPKD by modulation of intracellular $Ca^{2+}$.
Transient receptor potential vanilloid 3 (TRPV3) is a non-selective cation channel with modest permeability to calcium ions. It is involved in intracellular calcium signaling and is therefore important in processes such as thermal sensation, skin barrier formation, and wound healing. TRPV3 was initially proposed as a warm temperature sensor. It is activated by synthetic small-molecule chemicals and plant-derived natural compounds such as camphor and eugenol. Schisandra chinensis (Turcz.) Baill (SC) has diverse pharmacological properties including antiallergic, anti-inflammatory, and wound healing activities. It is extensively used as an oriental herbal medicine for the treatment of various diseases. In this study, we investigated whether SC fruit extracts and seed oil, as well as four compounds isolated from the fruit can activate the TRPV3 channel. By performing whole-cell patch clamp recording in HEK293T cells overexpressing TRPV3, we found that the methanolic extract of SC fruit has an agonistic effect on the TRPV3 channel. Furthermore, electrophysiological analysis revealed that ${\gamma}$-schisandrin, one of the isolated compounds, activated TRPV3 at a concentration of $30{\mu}M$. In addition, ${\gamma}$-schisandrin (${\sim}100{\mu}M$) increased cytoplasmic $Ca^{2+}$ concentrations by approximately 20% in response to TRPV3 activation. This is the first report to indicate that SC extract and ${\gamma}$-schisandrin can modulate the TRPV3 channel. This report also suggests a mechanism by which ${\gamma}$-schisandrin acts as a therapeutic agent against TRPV3-related diseases.
Ceramides (Cer) comprise the major constituent of sphingolipids in the epidermis and are known to play diverse roles in the outermost layers of the skin including water retention and provision of a physical barrier. In addition, they can be hydrolyzed into free sphingoid bases such as $C_{18}$ sphingosine (SO) and $C_{18}$ sphinganine (SA) or can be further metabolized to $C_{18}$ So-1-phosphate (S1P) and $C_{18}$ Sa-1-phosphate (Sa1P) in keratinocytes. The significance of ceramide metabolites emerged from studies reporting altered levels of SO and SA in skin disorders and the role of S1P and Sa1P as signaling lipids. However, the overall metabolism of sphingoid bases and their phosphates during keratinocyte differentiation remains not fully understood. Therefore, in this study, we analyzed these Cer metabolites in the process of keratinocyte differentiation. Three distinct keratinocyte differentiation stages were prepared using 0.07 mM calcium (Ca$^{2+}$) (proliferation stage), 1.2 mM Ca$^{2+}$ (early differentiation stage) in serum-free medium, or serum-containing medium with vitamin C (50 ${\mu}L$/mL) (late differentiation stage). Serum-containing medium was also used to determine whether vitamin C increases the concentrations of sphingoid bases and their phosphates. The production of sphingoid bases and their phosphates after hydrolysis by alkaline phosphatase was determined using high-performance liquid chromatography. Compared to cells treated with 0.07 mM Ca$^{2+}$, levels of SO, SA, S1P, and SA1P were not altered after treatment with 1.2 mM Ca$^{2+}$. However, in keratinocytes cultured in serum-containing medium with vitamin C, levels of SO, SA, S1P, and SA1P were dramatically higher than those in 0.07- and l.2-mM Ca$^{2+}$-treated cells; however, compared to serum-containing medium alone, vitamin C did not significantly enhance their production. Taken together, we demonstrate that late differentiation induced by vitamin C and serum was accompanied by dramatic increases in the concentration of sphingoid bases and their phosphates, although vitamin C alone had no effect on their production.
Nitric oxide (NO) and calcium-binding proteins occur in various types of cells in the central nervous system. They are important signaling and calcium buffering molecules, respectively. In the present study, using immunocytochemistry we examined the distribution and the co-localization pattern of neurons containing neuronal nitric oxide synthase (nNOS) and parvalbumin in the visual cortex of hamster. The overall number of parvalbumin-immunoreactive (IR) neurons was 17 times higher than that of the nNOS-IR neurons in the hamster visual cortex. The highest differences were found in layer V, where parvalbumin-IR neurons were 54.7 times more abundant than nNOS-IR neurons. Many nNOS- and parvalbumin-IR neurons were similar in size, shape, and manner of distribution in the visual cortex. However, two-color immunofluorescence revealed that no neurons in the hamster visual cortex expressed both nNOS and parvalbumin. The present results indicate that there are subtle species differences in the co-localization pattern between nNOS and calcium-binding proteins. The present results also suggest not only the heterogeneity and functional diversity of nNOS-IRneurons in the visual cortex, but also the importance of understanding animal diversity
Phospholipase C-${\beta}$ (PLC-${\beta}$) hydrolyses phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and generates inositol 1,4,5-trisphosphate in response to activation of various G protein-coupled receptors (GPCRs). Using glial cells from knock-out mice lacking either PLC-${\beta}1$ [PLC-${\beta}1$ (-/-)] or PLC-${\beta}3$ [PLC-${\beta}3$ (-/-)], we examined which isotype of PLC-${\beta}$ participated in the cellular signaling events triggered by thrombin. Generation of inositol phosphates (IPs) was enhanced by thrombin in PLC-${\beta}1$ (-/-) cells, but was negligible in PLC-${\beta}3$ (-/-) cells. Expression of PLC-${\beta}3$ in PLC-${\beta}3$ (-/-) cells resulted in an increase in pertussis toxin (PTx)-sensitive IPs in response to thrombin as well as to PAR1-specific peptide, while expression of PLC-${\beta}1$ in PLC-${\beta}1$ (-/-) cells did not have any effect on IP generation. The thrombin-induced $[Ca^{2+}]_i$ increase was delayed and attenuated in PLC-${\beta}3$ (-/-) cells, but normal in PLC-${\beta}1$ (-/-) cells. Pertussis toxin evoked a delayed $[Ca^{2+}]_i$ increase in PLC-${\beta}3$ (-/-) cells as well as in PLC-${\beta}1$ (-/-) cells. These results suggest that activation of PLC-${\beta}3$ by pertussis toxin-sensitive G proteins is responsible for the transient $[Ca^{2+}]_i$ increase in response to thrombin, whereas the delayed $[Ca^{2+}]_i$ increase may be due to activation of some other PLC, such as PLC-${\beta}4$, acting via PTx-insensitive G proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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