Chitinase-Like Proteins (CLPs) are an evolutionarily conserved protein which lose their enzymatic activity for degrading chitin macromolecules. Chitinase-3-like-1 (Chi3l1) is a type of CLP that is highly expressed in epithelial cells, macrophages, etc., and is known to have correlations with type 2 inflammation and cancer. Although the increased level of Chi3l1 in the blood was reported in various disease patients, the function of Chi3l1 in adaptive immunity has been totally unknown. Recently, we found that Chi3l1 is expressed in T cells and has a negative regulatory role in T-cell activation and proliferation. A genetic ablation study of Chi3l1 in T cells showed hyperresponsiveness to TcR stimulation, which increased proliferation and Th1 differentiation. A significant increase of $IFN{\gamma}$ signaling in Chi3l1-deficient T cells synergistically increased Th1 and CTL functions against melanoma cells in vitro and in vivo. In addition, targeted knockdown by Chi3l1 siRNA complexed with the cell-penetrating peptide dNP2, which showed decreased pulmonary melanoma metastasis with increased infiltration of Th1 and CTL in the lung. This study first suggests that Chi3l1 is a novel regulator of Th1/CTL responses and could be a target for treating cancer to increase tumor immunity.
An antifungal chitinase, ChiCW, produced by Bacillus cereus 28-9 is effective against conidial germination of Botrytis elliptica, the causal agent of lily leaf blight. ChiCW as a modular enzyme consists of a signal peptide, a catalytic domain, a fibronectin type-III-like domain, and a chitin-binding domain. When two C-terminal domains of ChiCW were truncated, $ChiCW{\Delta}FC$ (lacking the chitin-binding domain and fibronectin type III-like domain) lost its antifungal activity. Since $ChiCW{\Delta}C$ (lacking the chitin-binding domain) could not be expressed in Escherichia coli as $ChiCW{\Delta}FC$ did, a different strategy based on protein engineering technology was designed to investigate the involvement of the chitin-binding domain of ChiCW ($ChBD_{ChiCW}$) in antifungal activity in this study. Because ChiA1 of Bacillus circulans WL-12 is a modular enzyme with a higher hydrolytic activity than ChiCW but not inhibitory to conidial germination of Bo. elliptica and the similar domain composition of ChiA1 and ChiCW, the C-terminal truncated derivatives of ChiA1 were generated and used to construct chimeric chitinases with $ChBD_{ChiCW}$. When the chitin-binding domain of ChiA1 was replaced with $ChBD_{ChiCW}$, the chimeric chitinase named ChiAAAW exhibited both high enzyme activity and antifungal activity. The results indicate that $ChBD_{ChiCW}$ may play an important role in the antifungal activity of ChiCW.
Low temperature is one of the major environmental factors that affect productivity including reduced growth and budding of vines, and changes of metabolic processes in grape (Vitis spp.). To screen the specific expression of abiotic stress-related genes against cold treatment in 'Kyoho' and 'Campbell Early' grapevines, expression of various defense-related genes was investigated by RT-PCR and real-time PCR. Among the 67 genes analyzed by RT-PCR and real-time PCR, 17 and 16 types of cDNA were up-regulated, while 5 and 6 types were down-regulated in cold-treated 'Kyoho' and 'Campbell Early' grapevines, respectively. Genes encoding carotene (Cart3564 and Cart4472), chalcone isomerase (CHI), cytochrome P450 (CYP), flavonol synthase (FLS), endo-${\beta}$-glucanase precursor (Glu), glutathione peroxidase (GPX), glutathione-S-transferase (GST), leucine-rich repeats (LRR), manganese superoxide dismutase (Mn-SOD), phenylalanine ammonia lyase (PAL), polygalacturonase-inhibiting protein (PGIP), proline rich protein 2 (PRP2), small heat shock protein (sHSP), temperature induced lipocalin (TIL), and thaumatin-like protein (TLP) were up-regulated, while those encoding CBF like transcription factor (CBF1), chitinase-like protein (CLP), cold induced protein (CIP), glycerol-3-phosphate acyltransferase (GPAT), and mitogen-activated protein kinase (MAPK) were down-regulated by low temperature treatment in both in 'Kyoho' and 'Campbell Early'.
In order to measure an antifreezing tolerance, antifreeze proteins accumulated upon cold acclimation in apoplast were analyzed. As Dongborilho were cold-acclimated for 3 to 74 days there was an abrupt increase in apoplastic proteins up to 30 days and then decrease to the similar levels. Among the known antifreeze proteins, CLP produced in E. coli. and TLP purified from apoplast were used to generate antisera that allow to measure and localize the proteins in leaves of barley. The CLP of 27.7 kDa and TLPs of 6, 26, 27, 30, and 31 kDa were increased in their amounts in apoplast as cold treatment being longer. There was a correlation among the amounts of those proteins accumulated in apoplast and freezing tolerance as shown in field and ion leakage tests for five cultivars. The deposit of CLP was localized in the marginal area and the area adjacent to leaf vescular bundle cells in an increasing manner according to duration of cold acclimation but no variation was observed in terms of it's distribution. Based on the close correlation between levels of antifreeze proteins and degrees of freezing tolerance, the immunological methods was to develop to estimate a freezing tolerance in barley.
Seong Hee Jeon;Yong Sun Lee;In Jun Yeo;Hee Pom Lee;Jaesuk Yoon;Dong Ju Son;Sang-Bae Han;Jin Tae Hong
IMMUNE NETWORK
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제21권3호
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pp.22.1-22.17
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2021
Chitinase-3-like-1 (CHI3L1) is known to induce inflammation in the progression of allergic diseases. Previous our studies revealed that 2-({3-[2-(1-cyclohexen-1-yl)ethyl]-6,7-dimethoxy-4-oxo-3,4-dihydro-2-quinazolinyl}sulfanyl)-N-(4-ethylphenyl)butanamide (K284-6111; K284), the CHI3L1 inhibiting compound, has the anti-inflammatory effect on neuroinflammation. In this study, we investigated that K284 treatment could inhibit the development of atopic dermatitis (AD). To identify the effect of K284, we used phthalic anhydride (5% PA)-induced AD animal model and in vitro reconstructed human skin model. We analyzed the expression of AD-related cytokine mediators and NF-κB signaling by Western blotting, ELISA and quantitative real-time PCR. Histological analysis showed that K284 treatment suppressed PA-induced epidermal thickening and infiltration of mast cells. K284 treatment also reduced PA-induced release of inflammatory cytokines. In addition, K284 treatment inhibited the expression of NF-κB activity in PA-treated skin tissues and TNF-α and IFN-γ-treated HaCaT cells. Protein-association network analysis indicated that CHI3L1 is associated with lactoferrin (LTF). LTF was elevated in PA-treated skin tissues and TNF-α and IFN-γ-induced HaCaT cells. However, this expression was reduced by K284 treatment. Knockdown of LTF decreased the expression of inflammatory cytokines in TNF-α and IFN-γ-induced HaCaT cells. Moreover, anti-LTF antibody treatment alleviated AD development in PA-induced AD model. Our data demonstrate that CHI3L1 targeting K284 reduces AD-like skin inflammation and K284 could be a promising therapeutic agent for AD by inhibition of LTF expression.
Fuji, a major apple cultivar in Korea, is susceptible to white rot. Apple white rot disease appears on the stem and fruit; the development of which deteriorates fruit quality, resulting in decreases in farmers' income. Thus, it is necessary to characterize molecular markers related to apple white rot resistance. In this study, we screened for differentially expressed genes between uninfected apple fruits and those infected with Botryosphaeria dothidea, the fungal pathogen that causes white rot. Antimicrobial tests suggest that a gene expression involved in the synthesis of the substance inhibiting the growth of B. dothidea in apples was induced by pathogen infection. We identified seven transcripts induced by the infection. The seven transcripts were homologous to genes encoding a flavonoid glucosyltransferase, a metallothionein-like protein, a senescence-induced protein, a chitinase, a wound-induced protein, and proteins of unknown function. These genes have functions related to responses to environmental stresses, including pathogen infections. Our results can be useful for the development of molecular markers for early detection of the disease or for use in breeding white rotresistant cultivars.
Freezing-resistant plants can survive subzero temperatures by withstanding extracellular ice formation. During cold acclimation, their leaves accumulate antifreeze proteins (AFPs) that are secreted into the apoplast and have the ability to modify the normal growth of ice crystals. Three barley, two wheat and two rye cultivars were grown under two different temperature regimes (20/16$^{\circ}C$ and 5/2$^{\circ}C$, day/night). Apoplastic proteins from winter cereals were separated by SDS-PAGE and detected with antisera to AFPs from winter rye. Apoplastic proteins accumulated to much higher levels in cold-acclimated (CA) leaves compared with nonacclimated (NA) ones in winter cereals. After cold acclimation, the protein concentration of apoplastic extracts increased significantly from 0.088 $mgmL^{-1}$ to 0.448 $mgmL^{-1}$, with about 5-fold increment. Also, the apoplastic protein content per gram leaf fresh weight in CA leaves ranged from 31 $\mu\textrm{g}$$(gFW)^{-1}$ to 120 $\mu\textrm{g}$$(gFW)^{-1}$ with an averaged value of 77 $\mu\textrm{g}$$(gFW)^{-1}$, and coefficients of variation of 54.9%. The CA leaves in Musketeer (a Canadian winter rye cultivar) showed the greatest AFPs and antifreeze activity followed by 'Geurumil' (a Korean winter wheat cultivar), and 'Dongbori l' (Korean facultative barley cultivar). The proteins secreted into the wheat leaf apoplast at CA condition were more numerous than those observed in winter rye, where two $\beta$-1,3-glucanase-like proteins (GLPs), two chitinase-like proteins (CLPs) and two thaumatin-like proteins (TLPs) accumulated during cold acclimation. The proteins in barley leaf apoplast at CA conditions were a little different from those in wheat leaves. The AFPs were various among and within species. More freezing-resistant cultivars had more clear and numerous bands than less freezing-resistant ones. The high determination coefficient ($R^2$ =91 %) between freezing resistance and AFPs per gram leaf fresh weight indicated that the amount of AFPs was highly related to freezing resistance in winter cereal crops.
고비사막 접경지역의 식물인 Artermisia adamsii의 내건성 및 내동성 증진을 위해 조직배양과 CLP및 Dhn5유전자의 형질전환을 수행하였다. 다양한 호르몬 농도 조건에서의 성장을 확인한 결과, 0.05mg/L의 NAA와 0.5mg/L의 BAP조건과 0.1mg/L의 NAA와 0.5mg/L의 BAP가 포함된 배지의 암조건 하에서 최적의 캘러스 생장을 확인하였으며 유전자 도입 및 유전자의 발현이 확인된 캘러스가 세포 수준에서도 내건성 및 내동성이 증진되었음을 확인하였다. 그러나 Atremisia속 다른 식물과 다르게 조직절편에서 직접 기관분화를 유도하거나 캘러스를 통한 식물체 재생에 어려움이 있어 식물체 수준에서 형질전환에 따른 환경스트레스 내성의 증진을 확인하지 못하고 있다. 앞으로 진행될 A. adamsii의 식물체 재생에 대한 연구를 통해 내동성 및 내건성이 증진된 식물체를 육성하여 고비사막 지역적응력을 조사할 예정이다.
To isolate antifungal substances from Korean radish (Raphanus Sativus L.) seeds, various purification techniques such as DE52 cellulose anion exchange, SP-Sephadex C-25 cation exchange, and Sephadex G-50 gel filtration chromatographies were used. The molecular masses of two purified R. sativus antifungal proteins (RAPs) were estimated to be about 6.1 kDa (RAP-1) and 6.2 kDa (RAP-2) by SDS-PAGE, and 5.8 kDa(RAP-1) and 6.2 kDa (RAP-2 by a gel filtration chromatography, respectively. Purified proteins RAP-1 and 2 clearly exhibited different growth inhibitory activities against other microorganisms like Candida albicans and Saccharomyces cerevisiae. Although they have similar molecular masses, both RAP-1 and 2 proteins are not identical because their microbial inhibitory actions were different. Therefore, RAP-1 could be a new antifungal protein when compared with the antifungal activities of 2S albumins, Rs-AFPs, Mj-AMPs, chitinase, glucanase, permatin, and ribosome inactivating proteins, all of which are anifungal proteins of plants.
Background and Objectives: YKL-40 is considered to be associated with cardiovascular disease (CVD). In this study, the effect of serum 25(OH) vitamin D [25(OH)VitD] differences between groups on YKL-40 was evaluated on a hypercholesterolemia rat model. Methods: Thirty-two male rats (wistar albino) were equally divided into 4 groups. The first group was the control group; the second group was high-cholesterol (H-CH) adequate vitamin D (VitD) group (H-AdeVD). The third group was the H-CH deficient VitD group (H-DefVD), and the last group was designed with the H-CH supplement VitD (H-SupVD). The feeding process consisted of 2 stages. At the first stage (5 months), the H-DefVD group was fed on VitD deficient chow, while the other groups (control, H-AdeVD, H-SupVD) were fed on standard chow. At the second stage (3 months), the H-AdeVD and the H-SupVD groups were fed on the H-CH chow, whereas the H-DefVD group was fed on the H-CH-VitD deficient chow. Moreover, the H-SupVD group was given 100 IU/kg/day VitD along with the H-CH chow. Results: Compared with the control group, interleukin-6 (IL-6), soluble intercellular adhesion molecule-1 (sICAM-1), soluble vascular cell adhesion molecule-1 (sVCAM-1), and YKL-40 values in the H-DefVD groups increased significantly (p<0.001, p<0.001, p=0.009, p=0.005; sequentially). Conclusion: It can be concluded that VitD can suppress the YKL-40, thus, it will prevent CVD development in rat. Therefore, further clinical studies related with human will reveal the effect of VitD and YKL-40 on CVD development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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