Traf4 (Tumor necrosis factor Receptor Associated Factor 4) is a member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) - associated factors (TRAFs) family. TRAF4 is overexpressed in tumor cells such as breast cancer and associated with cytoskeleton and membrane fraction. Interestingly, TRAF4 was localized with tight junctions (TJs) proteins including OCLN and TJP1 in mammary epithelial cells. However, the expression patterns and biological function of Traf4 were not examined in preimplantation mouse embryos although Traf4-deficient mouse showed embryonic lethality or various dramatic malformation. In this study, we examined the temporal and spatial expression patterns of mouse Traf4 during preimplantation development by qRT-PCR and immunostaining, and its biological function by using siRNA injection. We found upregulation of Traf4 from the 8-cell stage onwards and apical region of cell - cell contact sites at morula and blastocyst embryos. Moreover, Traf4 knockdown led to defective TJs without alteration of genes associated with TJ assembly but elevated p21 expression at the KD morula. Taken together, Traf4 is required for TJs assembly and cell proliferation during morula to blastocyst transition.
Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) has greatly advanced our understanding of cellular heterogeneity by profiling individual cell transcriptomes. However, cell dissociation from the tissue structure causes a loss of spatial information, which hinders the identification of intercellular communication networks and global transcriptional patterns present in the tissue architecture. To overcome this limitation, novel transcriptomic platforms that preserve spatial information have been actively developed. Significant achievements in imaging technologies have enabled in situ targeted transcriptomic profiling in single cells at single-molecule resolution. In addition, technologies based on mRNA capture followed by sequencing have made possible profiling of the genome-wide transcriptome at the 55-100 ㎛ resolution. Unfortunately, neither imaging-based technology nor capture-based method elucidates a complete picture of the spatial transcriptome in a tissue. Therefore, addressing specific biological questions requires balancing experimental throughput and spatial resolution, mandating the efforts to develop computational algorithms that are pivotal to circumvent technology-specific limitations. In this review, we focus on the current state-of-the-art spatially resolved transcriptomic technologies, describe their applications in a variety of biological domains, and explore recent discoveries demonstrating their enormous potential in biomedical research. We further highlight novel integrative computational methodologies with other data modalities that provide a framework to derive biological insight into heterogeneous and complex tissue organization.
Bae, Yoonhee;Lee, Jell;Kho, Changwon;Choi, Joon Sig;Han, Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.25
no.5
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pp.467-478
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2021
In this study, we aimed to synthesize PAMAMG3 derivatives (PAMAMG3-KRRR and PAMAMG3-HKRRR), using KRRR peptides as a nuclear localization signal and introduced histidine residues into the KRRR-grafted PAMAMG3 for delivering a therapeutic, carcinoma cell-selective apoptosis gene, apoptin into human primary glioma (GBL-14) cells and human dermal fibroblasts. We examined their cytotoxicity and gene expression using luciferase activity and enhanced green fluorescent protein PAMAMG3 derivatives in both cell lines. We treated cells with PAMAMG3 derivative/apoptin complexes and investigated their intracellular distribution using confocal microscopy. The PAMAMG3-KRRR and PAMAMG3-HKRRR dendrimers were found to escape from endolysosomes into the cytosol. The JC-1 assay, glutathione levels, and Annexin V staining results showed that apoptin triggered cell death in GBL-14 cells. Overall, these findings indicated that the PAMAMG3-HKRRR/apoptin complex is a potential candidate for an effective nonviral gene delivery system for brain tumor therapy in vitro.
Frost heave can cause uneven ground uplift that may damage geo-infrastructure. To assist damage-prevention strategies, standard frost heave testing methods and frost susceptibility criteria have been established and used in various countries. ASTM International standard testing method is potentially the most useful standard, as abundant experimental data have been acquired through its use. ASTM International provides detailed recommendations, but the method is expensive and laborious because of the complex testing procedure requiring a freezing chamber. A simple frost heave testing method using a temperature-controllable cell has been proposed to overcome these difficulties, but it has not yet been established whether a temperature-controllable cell can adequately replace the ASTM International recommended apparatus. This paper reviews the applicability of the ASTM International testing method using the temperature-controllable cell. Freezing tests are compared using various soil mixtures with and without delivering blow to depress the freezing point (as recommended by ASTM International), and it is established that delivering blow does not affect heave rate, which is the key parameter in successful characterization of frost susceptibility. As the freezing temperature decreases, the duration of supercooling of pore water shortens or is eliminated; i.e., thermal shock with a sufficiently low freezing temperature can minimize or possibly eliminate supercooling.
Mad2B (Mad2L2), the human homolog of the yeast Rev7 protein, is a regulatory subunit of DNA polymerase ζ that shares sequence similarity with the mitotic checkpoint protein Mad2A. Previous studies on Mad2B have concluded that it is a mitotic checkpoint protein that functions by inhibiting the anaphase-promoting complex/cyclosome (APC/C). Here, we demonstrate that Mad2B is activated in response to cisplatin-induced DNA damage. Mad2B co-localizes at nuclear foci with DNA damage markers, such as proliferating cell nuclear antigen and gamma histone H2AX (γ-H2AX), following cisplatin-induced DNA damage. However, unlike Mad2A, the binding of Mad2B to Cdc20 does not inhibit the activity of APC/C in vitro. In contrast to Mad2A, Mad2B does not localize to kinetochores or binds to Cdc20 in spindle assembly checkpoint-activated cells. Loss of the Mad2B protein leads to damaged nuclei following cisplatin-induced DNA damage. Mad2B/Rev7 depletion causes the accumulation of damaged nuclei, thereby accelerating apoptosis in human cancer cells in response to cisplatin-induced DNA damage. Therefore, our results suggest that Mad2B may be a critical modulator of DNA damage response.
Current immunosuppressants have nonspecific immuosuppressive effects, and are not helpful for tolerance induction. Consequently, transplant patients cannot discontinue using them, and their nonspecific immunosuppressive effects result in many side effects, including infection and malignancy. However, most of cellular immunotherapy can have donor antigen-specific immunsuppressive effects. Therefore, cell therapy could be an alternative or adjunctive to nonspecific immunosuppressants. Polyclonal or antigen-specific Foxp3+ regulatory T cells have been actively tried for prevention of acute rejection, treatment of chronic rejection, or tolerance induction in clinical trials. Regulatory macrophages are also under clinical trials for kidney transplant patients. IL-10-secreting type 1 regulatory T cells and donor- or recipient-derived tolerogenic dendritic cells will also be used for immunoregulation in clinical trials of kidney transplantation. These cells have antigen-specific immunoregulatory effects. Mesenchymal stromal cells (MSCs) have good proliferative capacity and immunosuppressive actions independently of major histocompatibility complex; therefore, even third-party MSCs can be stored and used for many patients. Cell therapy using various immunoregulatory cells is now promising for not only reducing side effects of nonspecific immunosuppressants but also induction of immune tolerance, and is expected to contribute to better outcomes in transplant patients.
Ok-Hyeon Kim;Tae Jin Jeon;Yong Kyoo Shin;Hyun Jung Lee
BMB Reports
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v.56
no.5
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pp.287-295
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2023
The tumor microenvironment (TME) is a complex system composed of many cell types and an extracellular matrix (ECM). During tumorigenesis, cancer cells constantly interact with cellular components, biochemical cues, and the ECM in the TME, all of which make the environment favorable for cancer growth. Emerging evidence has revealed the importance of substrate elasticity and biomechanical forces in tumor progression and metastasis. However, the mechanisms underlying the cell response to mechanical signals-such as extrinsic mechanical forces and forces generated within the TME-are still relatively unknown. Moreover, having a deeper understanding of the mechanisms by which cancer cells sense mechanical forces and transmit signals to the cytoplasm would substantially help develop effective strategies for cancer treatment. This review provides an overview of biomechanical forces in the TME and the intracellular signaling pathways activated by mechanical cues as well as highlights the role of mechanotransductive pathways through mechanosensors that detect the altering biomechanical forces in the TME.
The anti-aging effects of Lactococcus lactis are extensively investigated. Nisin is an antimicrobial peptide produced by L. lactis subsp. lactis. We previously reported that 24-hour nisin treatment disturbs the intermediate filament distribution in human keratinocytes. Additionally, we showed that the ring-like distribution of the intermediate filament proteins, cytokeratin (CK) 5 and CK17 is a marker of nisin action. However, two questions remained unanswered: 1) What do the CK5 and CK17 ring-like distributions indicate? 2) Is nisin ineffective under the experimental conditions wherein CK5 and CK17 do not exhibit a ring-like distribution? Super resolution microscopy revealed that nisin treatment altered CK5 and CK17 distribution, making them spherical rather than ring-like, along with actin incorporation. This spherical distribution was not induced by the suppression of endocytosis. The possibility of a macropinocytosis-like phenomenon was indicated, because the spherical distribution was >1 ㎛ in diameter and the spherical distribution was suppressed by macropinocytosis inhibiting conditions, such as the inclusion of an actin polymerization inhibitor and cell migration. Even when the spherical distribution of CK5 and CK17 was not induced, nisin induced derangement of the cell membrane. Nisin treatment for 30 minutes deranged the regular arrangement of the lipid layer (flip-flop); the transmembrane structure of the CK5-desmosome or CK17-desmosome protein complex was disturbed. To the best of our knowledge, this is the first study to report that CK5 and CK17 in a spherical distribution could be involved in a macropinosome-like structure, under certain conditions of nisin action in keratinocytes.
Background : The NF-${\kappa}B$ transcription factors control various biological processes including the immune response, acute phase reaction and cell cycle regulation. NF-${\kappa}B$ complexes are retained in the cytoplasm in the basal state and various stimuli cause a translocation of the NF-${\kappa}B$ complexes into the nucleus where they bind to the ${\kappa}B$ elements and regulate the transcription of the target genes. Recent reports also suggest that NF-${\kappa}B$ proteins are involved in oncogenesis, tumor growth and metastasis. High expression of NF-${\kappa}B$ expression was reported in many cancer cell lines and tissues. The constitutive activation of NF-${\kappa}B$ was also reported in several cancer cell lines supporting its role in cancer development and survival. The anti-apoptotic action of NF-${\kappa}B$ is important for cancer survival. NF-${\kappa}B$ also controls the expression of several proteins that are important for cellular adhesion (ICAM-1, VCAM-1) suggesting a role in cancer metastasis. In lung cancer, high expression levels of the NF-${\kappa}B$ subunit p50 and c-Rel were reported. In fact, high expression does not mean a high activity, and the activation pattern of NF-${\kappa}B$ in lung cancer has not been reported. Materials and Methods : In this study, the NF-${\kappa}B$ nuclear binding activity in the basal and TNF-${\alpha}$ stimulated states were exmined in various lung cancer cell lines and compared with the normal bronchial epithelial cell line. Twelve lung cancer cell lines including the non-small cell and small cell lung cancer cell lines (A549, NCI-H358, NCI-H441, NCI-H552, NCI-H2009, NCI-H460, NCI-H1229, NCI-H1703, NCI-H157, NCI-H187, NCI-H417, NCI-H526) and BEAS-2B bronchial epithelial cell line were used. To evaluate the NF-${\kappa}B$ expression and DNA binding activity, western blot analysis and an electrophoretic mobility shift assay with the nuclear protein extracts. Results : The basal expressions of the p65 and p50 subunits were observed in the BEAS-2B cell line and all lung cancer cell lines except for NCI-H358 and NCI-H460. The expression levels of p65 and p50 were increased 30 minutes after stimulation with TNF-${\alpha}$ in BEAS-2B and in 10 lung cancer cell lines. In the NCI-H358 and NCI-H460 cell lines, p65 expression was not observed in the basal and stimulated states and the two p50 related protein levels were higher after stimulation with TNF-${\alpha}$ These new proteins were smaller than p50 and are thought to be variants of p50. In the basal state, NF-${\kappa}B$ was nearly activated in the BEAS-2B and all lung cancer cell lines. The DNA binding activity of the NF-${\kappa}B$ complexes was markedly higher after stimulation with TNF-${\alpha}$ In the BEAS-2B and all lung cancer cell line except for NCI-H358 and NCI-H460, the activated NF-${\kappa}B$ complex was a p65/p50 heterodimer. In the NCI-H358 and NCI-H460 lung cancer cell lines, the NF-${\kappa}B$ complex was variant of a p50/p50 homodimer. Conclusion : The NF-${\kappa}B$ activation pattern in the lung cancer cell lines and the normal bronchial epithelial cell lines was similar except for the activation of a variant of the p50/p50 homodimer in some lung cancer cell linse.
Many studies propose that dysfunction of mitochondrial proton-translocating NADH-ubiquinone oxidoreductase (complex I) is associated with neurodegenerative disorders, such as Parkinson's disease and Huntington's disease. Mammalian mitochondrial proton-translocating NADH-quinone oxidoreductase (complex I) consists of at least 46 different subunits. In contrast, the NDI1 gene of Saccharomyces cerevisiae is a single subunit rotenone-insensitive NADH-quinone oxidoreductase that is located on the matrix side of the inner mitochondrial membrane. With a recombinant adeno-associated virus vector carrying the NDI1 gene (rAAV-NDI1) as the gene delivery method, we were able to attain high transduction efficiencies even in the human epithelial cervical cancer cells that are difficult to transfect by lipofection or calcium phosphate precipitation methods. Using a rAAV-NDI1, we demonstrated that the Ndi1 enzyme is successfully expressed in HeLa cells. The expressed Ndi1 enzyme was recognized to be localized in mitochondria by confocal immunofluorescence microscopic analyses and immunoblotting. Using digitonin-permeabilized cells, it was shown that the NADH oxidase activity of the NDI1-transduced HeLa cells were not affected by rotenone which is inhibitor of complex I, but was inhibited by flavone and antimycin A. The NDI1-transduced cells were able to grow in media containing rotenone. In contrast, control cells that did not receive the NDI1 gene failed to survive. In particular, in the NDI1-transduced cells, the yeast enzyme becomes integrated into the human respiratory chain. It is concluded that the NDI1 gene provides a potentially useful tool for gene therapy of mitochondrial diseases caused by complex I deficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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