Many of the fungicides and antibiotics currently available against plant pathogens are of limited use due to the emergence of resistant strains. In this study, we examined the effects of diphenyleneiodonium chloride (DPIC), an inhibitor of the superoxide producing enzyme NADPH oxidase, against fungal and bacterial plant pathogens. We found that DPIC inhibits fungal spore germination and bacterial cell proliferation. In addition, we demonstrated the potent antibacterial activity of DPIC using rice heads infected with the bacterial pathogen Burkholderia glumae which causes bacterial panicle blight (BPB). We found that treatment with DPIC reduced BPB when applied during the initial flowering stage of the rice heads. These results suggest that DPIC could serve as a new and useful antimicrobial agent in agriculture.
Qui Anh Le;Tran Nguyet Trinh;Phuong Kim Luong;Vu Thi Van Anh;Ha Nam Tran;Joon-Chul Kim;Sun-Hee Woo
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제28권4호
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pp.335-344
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2024
Diphenyleneiodonium (DPI) has been widely used as an inhibitor of NADPH oxidase (Nox) to discover its function in cardiac myocytes under various stimuli. However, the effects of DPI itself on Ca2+ signaling and contraction in cardiac myocytes under control conditions have not been understood. We investigated the effects of DPI on contraction and Ca2+ signaling and their underlying mechanisms using video edge detection, confocal imaging, and whole-cell patch clamp technique in isolated rat cardiac myocytes. Application of DPI suppressed cell shortenings in a concentration-dependent manner (IC50 of ≅0.17 µM) with a maximal inhibition of ~70% at ~100 µM. DPI decreased the magnitude of Ca2+ transient and sarcoplasmic reticulum Ca2+ content by 20%-30% at 3 µM that is usually used to remove the Nox activity, with no effect on fractional release. There was no significant change in the half-decay time of Ca2+ transients by DPI. The L-type Ca2+ current (ICa) was decreased concentration-dependently by DPI (IC50 of ≅40.3 µM) with ≅13.1%-inhibition at 3 µM. The frequency of Ca2+ sparks was reduced by 3 µM DPI (by ~25%), which was resistant to a brief removal of external Ca2+ and Na+. Mitochondrial superoxide level was reduced by DPI at 3-100 µM. Our data suggest that DPI may suppress L-type Ca2+ channel and RyR, thereby attenuating Ca2+-induced Ca2+ release and contractility in cardiac myocytes, and that such DPI effects may be related to mitochondrial metabolic suppression.
Diphenyleneiodonium (DPI)는 NADPH oxidase 같은 flavoenzymes의 저해제로써 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 인간 대장암 세포주 HCT-116 (wild-type p53)와 HT-29 (p53 mutant) 및 인간 유방암 세포주인 MCF-7(wild-type p53)의 세포성장 과정에서의 DPI의 효과를 살펴보았다. DPI는 농도 및 시간 의존적으로 암세포주의성장을 막았으며 G2/M phase에서 cell cycle arrest를 일으켰다. Cell cycle arrest의 가장 높은 값은 DPI 처리후 12 시간에서 관찰할 수 있었다. 한편 DPI는 아폽토시스 그리고 cell cycle arres 에 관여하는 유전자 발현에 관여하는 p53의 표현을 크게 증가시켰으며, 이는 DPI처리 후 6시간 후 부터 관찰할 수 있었다. 그러나 NADPH oxidase의 조합을 억제하는 catechol 계인 apocynin은 p53의 발현을 유도하지 못하였다. 이것은 DPI에 의해 유도되는 p53의 발현증가는 NADPH oxidase활성의 저해와 관련되어 있지 않다는 것을 의미한다. 결론적으로 DPI는 HCT-116, HCT-15 및 MCF-7 암세포주에서 ROS에 비 의존적으로 wild-type p53 발현의 증가를 유도하며, 이 증가된 p53은 DPI에 의해 유도되는 성장 억제 및 C2/M phase에서의 cell cycle arrset과정의 조절기전에 관여한다는 것을 시사한다.
Sun, Pu Reum;Gao, Fei Fei;Choi, Hei Gwon;Zhou, Wei;Yuk, Jae-Min;Kwon, Jaeyul;Lee, Young-Ha;Cha, Guang-Ho
Parasites, Hosts and Diseases
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제57권2호
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pp.83-92
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2019
Based on the reactive oxygen species (ROS) regulatory properties of diphenyleneiodonium (DPI), we investigated the effects of DPI on host-infected T. gondii proliferation and determined specific concentration that inhibit the intracellular parasite growth but without severe toxic effect on human retinal pigment epithelial (ARPE-19) cells. As a result, it is observed that host superoxide, mitochondria superoxide and $H_2O_2$ levels can be increased by DPI, significantly, followed by suppression of T. gondii infection and proliferation. The involvement of ROS in anti-parasitic effect of DPI was confirmed by finding that DPI effect on T. gondii can be reversed by ROS scavengers, N-acetyl-L-cysteine and ascorbic acid. These results suggest that, in ARPE-19 cell, DPI can enhance host ROS generation to prevent T. gondii growth. Our study showed DPI is capable of suppressing T. gondii growth in host cells while minimizing the un-favorite side-effect to host cell. These results imply that DPI as a promising candidate material for novel drug development that can ameliorate toxoplasmosis based on ROS regulation.
Blue light (BL) induces stomatal opening through activation of H$^{+}$ pump, which creates electrical gradient across the plasma membrane for $K^{+}$ uptake into guard cells. The pump is the plasma membrane H$^{+}$ -ATPase and is activated via phosphorylation of the C-terminus with concomitant binding of the 14-3-3 protein. The opening is initiated by the perception of BL through phototropin (phot), which are recently identified as BL receptors in stomatal guard cells. In this study, we provide the biochemical evidence for phots as BL receptors in stomatal guard cells. vfphot was phosphorylated reversibly by BL, and phosphorylation levels of vfphot increased earlier than those of the plasma membrane W-ATPase. BL-dependent phosphorylations of vfphot and H$^{+}$-ATPase showed similar fluence dependency. Staurosporin, an inhibitor of serine/threonine protein kinase, and diphenyleneiodonium chloride (DPI), an inhibitor of flavoprotein, inhibited BL-dependent phosphorylations of vfphot and H$^{+}$ -ATPase. These results indicate that vfphot acts as a BL-receptor mediating stomatal opening.l opening.
The role of vascular NAD(P)H oxidase in subarachnoid hemorrhage (SAH)-induced vasospasm in the basilar artery was examined in a rat model. Arterial vasospasm characterized by increased wall thickness and decreased lumen size was observed at 5 to 7 days after $2^{nd}$ injection of blood into cisterna magna, and these changes were significantly ameliorated by pretreatment of diphenyleneiodonium $(DPI,\;25\;{\mu}l\;of\;100\;{\mu}M),$ an inhibitor of NAD(P)H oxidase. To determine the time course of changes in the vascular NAD(P)H oxidase activity, cerebral vasculature was isolated at different time intervals from 12 hrs to 14 days after injection of autologous blood. At 24 hrs after the second injection of blood, the NAD(P)H oxidase activity was markedly increased with an enhanced membrane translocation of p47phox, but by 48 hours both the enzyme activity and p47phox translocation regained normal values, and were remained unchanged up to 14 days after SAH. However, no significant changes in the expression of p22phox mRNA was observed throughout the experiments. These findings suggest that the activation of NAD(P)H oxidase by which assembly of the oxidase components enhanced and subsequent production of superoxide in the early stages of SAH might contribute to the delayed cerebral vasospasm in SAH rats.
Kim, Kang-Seung;Rhim, Byung-Yong;Eo, Seong-Kug;Kim, Koan-Hoi
Biomolecules & Therapeutics
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제19권3호
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pp.302-307
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2011
Peptidoglycan (PGN) is detected in inflammatory cell-rich regions of human atheromatous plaques. The present study investigated the effects of PGN on CC chemokine ligand 3 (CCL3) expression, which is elevated in the atherosclerotic arteries, and determined cellular factors involved in PGN-mediated CCL3 up-regulation in mononuclear cells, with the goal of understanding the molecular mechanisms of inflammatory responses to bacterial pathogen-associated molecular patterns in diseased arteries. Exposure of human monocytic leukemia THP-1 cells to PGN resulted in enhanced secretion of CCL3 and profound induction of the CCL3 gene transcript. Both events were abrogated by oxidized 1-palmitoyl-2-arachidonosyl-sn-phosphatidylcholine, an inhibitor of Toll-like receptors 2/4. Pharmacological inhibitors such as U0126, SP6001250, Akt inhibitor IV, rapamycin, RO318220, diphenyleneiodonium chloride, and N-acetylcysteine also significantly attenuated PGN-mediated CCL3 up-regulation. However, polymyxin B, LY294002, and SB202190 did not influence CCL3 expression. We propose that PGN contributes to enhanced CCL3 expression in atherosclerotic plaques and that Toll-like receptors (TLR2), Akt, mTOR, mitogen-activated protein kinase, and reactive oxygen species are involved in that process.
The cellular mechanisms that contribute to the acceleration of atherosclerosis in diabetes are poorly understood. Therefore, the potential mechanisms involved in the diabetes-dependent increase in vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation was investigated. Using primary culture of VSMC from streptozotocin-induced diabetic rat aorta, cell proliferation assay showed two-fold increase in cell number accompanied with enhanced superoxide generation compared to normal VSMC, 2 days after plating. Both the increased superoxide production and cell proliferation in diabetic VSMC were significantly attenuated by not only tiron (1 mM), a superoxide scavenger, but also by diphenyleneiodonium (DPI; $10{\mu}M$), an NAD(P)H oxidase inhibitor. NAD(P)H oxidase activity in diabetic VSMC was significantly higher than that in control cell, accompanied with increased mRNA expression of p22phox, a membrane subunit of oxidase. Furthermore, inhibition of p22phox expression by transfection of antisense p22phox oligonucleotides into diabetic VSMC resulted in a decrease in superoxide production, which was accompanied by a significant inhibition of cell proliferation. Based on these results, it is suggested that diabetes-associated increase in NAD(P)H oxidase activity via enhanced expression of p22phox contributes to augmented VSMC proliferation in diabetic rats.
Lee, So Hee;Paek, A Rome;Yoon, Kyungsil;Kim, Seok Hyun;Lee, Soo Young;You, Hye Jin
BMB Reports
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제48권2호
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pp.115-120
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2015
Tight junction protein 1 (TJP1), a component of tight junction, has been reported to play a role in protein networks as an adaptor protein, and TJP1 expression is altered during tumor development. Here, we found that TJP1 expression was increased at the RNA and protein levels in TGF-${\beta}$-stimulated lung cancer cells, A549. SB431542, a type-I TGF-${\beta}$ receptor inhibitor, as well as SB203580, a p38 kinase inhibitor, significantly abrogated the effect of TGF-${\beta}$ on TJP1 expression. Diphenyleneiodonium, an NADPH oxidase inhibitor, also attenuated TJP1 expression in response to TGF-${\beta}$ in lung cancer cells. When TJP1 expression was reduced by shRNA lentiviral particles in A549 cells (A549-sh TJP1), wound healing was much lower than in cells infected with control viral particles. Taken together, these data suggest that TGF-${\beta}$ enhances TJP1 expression, which may play a role beyond structural support in tight junctions during cancer development.
The preventive effects of gene transfer of human copper/zinc superoxide dismutase (Cu/ZnSOD) on the development of cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage (SAH) were examined usin a rat model of SAH. An experimental SAH was produced by injecting autologous arterial blood twice into the cisterna magna, and the changes in the diameter of the middle cerebral artery (MCA) were measured. Rats subjected to SAH exhibited a decreased diameter with an increased wall thickness of MCA that were significantly ameliorated by pretreatment with diphenyleneiodonium (DPI, $10{\mu}M$), an inhibitor of NAD(P)H oxidase. Furthermore, application of recombinant adenovirus ($100{\mu}l$ of $1{\times}10^{10}$ pfu/ml, intracisternally), which encodes human Cu/ZnSOD, 3 days before SAH prevented the development of SAH-induced vasospasm. Our findings demonstrate that SAH-induced cerebral vasospasm is closely related with NAD(P)H oxidase-derived reactive oxygen species, and these alterations can be prevented by the recombinant adenovirus-mediated transfer of human Cu/ZnSOD gene to the cerebral vasculature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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