Secretory proteins, including plasma membrane proteins, are generally known to be transported to the plasma membrane through the endoplasmic reticulum-to-Golgi pathway. However, recent studies have revealed that several plasma membrane proteins and cytosolic proteins lacking a signal peptide are released via an unconventional protein secretion (UcPS) route, bypassing the Golgi during their journey to the cell surface. For instance, transmembrane proteins such as the misfolded cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein and the Spike protein of coronaviruses have been observed to reach the cell surface through a UcPS pathway under cell stress conditions. Nevertheless, the precise mechanisms of the UcPS pathway, particularly the molecular machineries involving cytosolic motor proteins, remain largely unknown. In this study, we identified specific kinesins, namely KIF1A and KIF5A, along with cytoplasmic dynein, as critical players in the unconventional trafficking of CFTR and the SARS-CoV-2 Spike protein. Gene silencing results demonstrated that knockdown of KIF1A, KIF5A, and the KIF-associated adaptor protein SKIP, FYCO1 significantly reduced the UcPS of △F508-CFTR. Moreover, gene silencing of these motor proteins impeded the UcPS of the SARS-CoV-2 Spike protein. However, the same gene silencing did not affect the conventional Golgi-mediated cell surface trafficking of wild-type CFTR and Spike protein. These findings suggest that specific motor proteins, distinct from those involved in conventional trafficking, are implicated in the stress-induced UcPS of transmembrane proteins.
Myoung Hun Kim;Se Young Pyo;Young Joo Jeong;Sung Woo Park;Mi Kyoung Seo;Won Hee Lee;Sang-Hwa Urm;Mooseong Kim;Jung Goo Lee;Dae-Hyun Seog
Journal of Life Science
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v.33
no.7
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pp.531-537
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2023
Intracellular and axonal transport is mediated by microtubule-dependent motor proteins, such as kinesins and cytoplasmic dynein. Kinesin moves along the microtubule to the positive end of the microtubule, while dynein moves to the negative end of the microtubule. Kinesin-1 was first identified as a kinesin superfamily protein (KIF) that functions in the intracellular transport of various cargoes, including organelles, neurotransmitter receptors, and mRNA-protein complexes, through interactions between the carboxyl (C)-terminal domain and the cargo. It interacts with other cargoes, but the adapter/scaffold proteins that mediate between kinesin-1 and the cargo have yet to be fully identified. In this study, a yeast two-hybrid screen was used to identify adapter proteins that interact with the C-terminal region of KIF5A. We found an association between the C-terminal region of KIF5A and the cyclin-dependent kinase 2-associated protein 1 (CDK2AP1), originally identified in malignant hamster oral keratinocytes. CDK2AP1 bound to the C-terminal region of KIF5A and did not interact with KIF3A (the motor of kinesin-2), KIF5B, KIF5C, and kinesin light chain 1 (KLC1). The C-terminal region of CDK2AP1 is essential for its interaction with KIF5A. When co-expressed in HEK-293T cells, CDK2AP1 and kinesin-1 co-immunoprecipitated and co-localized in the cells. These results suggest that the KIF5A-CDK2AP1 interaction serves as an adapter protein connecting kinesin-1 and the cargo when kinesin-1 transports cargo in cells.
The fine structure of spermatozoa of Leiocassis ussuriensis was examined with scanning and transmission electron microscopies. The spermatozoon of L. ussuriensis is approximately $68.8\;{\mu}m$ in length and a relatively simple cell with a spherical nucleus, a short midpiece and a tail. The ultrastructure of spermatozoa of L. ussuriensis is characterized by the following features. The nuclear fossa, the length of which is about two-thirds of the nuclear diameter, contains two centrioles. The centrioles are orientated approximately $180^{\circ}$ to each other. The mitochondria are arranged in two layers and their number is 12 or more. The axoneme is the 9+2microtubular pattern and has inner but no outer dynein arms as in other bagrids. The two axonemal fins are in the same plane with the two central microtubules, the doublets 3 and 8. The axonemal fins and the inner dynein arm are shared in Bagridae and the deep nuclear fossa is shared in Siluriformes. The axonemal finsobse observed in Bagridae and Amblycipitidae of Siluriformes might be the apomorphic character in Ostariophysi. They are not reported in Cyprinidae and Characiformes.
Park, Sang Jun;Seog, Joung-Su;Moon, Il Soo;Seog, Dae-Hyun
Journal of Life Science
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v.27
no.7
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pp.840-848
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2017
Proper intracellular transport is essential for normal cell function. Intracellular transport is mediated by microtubule-dependent molecular motor proteins, as well as kinesin and cytoplasmic dynein, which move their cargo along long, microtubule tracks in cells. Kinesins are ATP-dependent plus-end-directed motor proteins in the intracellular transport of organelles, vesicles, RNA complexes, and protein complexes. The mislocalization of these different types of cargo has been linked to cell dysfunction and degeneration. The cargo transport of kinesins can be described by the following steps: binding to the appropriate cargo and/or adaptor proteins, activation of the kinesin's motility and movement along the microtubule, and the release of the cargo at the correct destination. Recently, several studies have revealed the mechanisms for the regulation of kinesin motor activity, including cargo loading and unloading. Intracellular cargo transport is also modulated by adaptor proteins, which link the kinesins to their cargo. The regulatory proteins, which include protein kinases and phosphatases, regulate kinesin motor activity directly through the phosphorylation or dephosphorylation of kinesins and indirectly through the modification of adaptor proteins, such as c-Jun NH-terminal kinase-interacting proteins, or of the microtubule network. These findings lay the groundwork for understanding how kinesins are differentially engaged in intracellular cargo transport. In addition, understanding the regulatory mechanisms of each kinesin is an area of key interest within cell biology and neurophysiology. In this study, we reviewed kinesins' regulation proteins and discuss how their regulation affects cargo recognition and transport.
Primary cilia, single hair-like appendage on the surface of the most mammalian cells, were once considered to be vestigial cellular organelles for a past century because of their tiny structure and unknown function. Although they lack ancestral motility function of cilia or flagella, they share common ground with multiciliated motile cilia and flagella on internal structure such as microtubule based nine outer doublets nucleated from the base of mother centrioles called basal body. Making cilia, ciliogenesis, in cells depends on the cell cycle stage due to reuse of centrioles for cell division forming mitotic spindle pole (M phase) and assembling cilia from basal body (starting G1 phase and maintaining most of interphase). Ciliary assembly required two conflicting processes such as assembly and disassembly and balance between these two processes determines the length of cilia. Both process required highly conserved transport system to supply needed substance to grow tip of cilia and bring ciliary turnover product back to the base of cilia using motor protein, kinesin and dynein, and transport protein complex, IFT particles. Disruption of ciliary structure or function causes multiple human disorder called ciliopathies affecting disease of diverse ciliated tissues ranging from eye, kidney, respiratory tract and brain. Recent explosion of research on the primary cilia and their involvement on animal development and disease attracts scientific interest on how extensively the function of cilia related to specific cell physiology and signaling pathway. In this review, I introduce general features of primary cilia and recent progress in understanding of the ciliary length control and signaling pathways transduced through primary cilia in vertebrates.
In order to study process of spermiogenesis of the Korean manchurian field mouse, Apodemus spesiosus peninsulae, the testis obtained from sexually matured male reproductive organs, were examined with electron microscopy, and the following results were obtained based on the characters of cell differentiation. 1. According to the features of cell structure, spermiogenesis of the Apodemus spesiosus peninsulae was five phases: Golgi, cap, acrosome, maturation and spermiation phase. They were further subdivided into two steps of early and late phases respectively. Hence, the spermiogenesis consists of ten steps. 2. In the changes of the chromatin, the chromatin granules began to be condenced in the cap phase and regularizated at maturation phases, and a perfect nucleus of sperm was formed at the spermiation phases. 3. The formative period of sperm tail began to be develop in the early Golgi phase and completed at the spermiation phases 4. The outer dence fibers of middle piece were arranged in a horseshoe fashion. Nos. 1, 5, 6 and 9 of the outer dense fibers were larger than the others. The structure of axoneme in the middle piece was 9+2, and the axonemal complex consists of A and B microtubules, dynein arms and radial links.
Khanna, Rajesh;Zougman, Alexandre;Stanley, Elise F.
BMB Reports
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v.40
no.3
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pp.302-314
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2007
N type calcium channels (CaV2.2) play a key role in the gating of transmitter release at presynaptic nerve terminals. These channels are generally regarded as parts of a multimolecular complex that can modulate their open probability and ensure their location near the vesicle docking and fusion sites. However, the proteins that comprise this component remain poorly characterized. We have carried out the first open screen of presynaptic CaV2.2 complex members by an antibody-mediated capture of the channel from purified rat brain synaptosome lysate followed by mass spectroscopy. 589 unique peptides resulted in a high confidence match of 104 total proteins and 40 synaptosome proteome proteins. This screen identified several known CaV2.2 interacting proteins including syntaxin 1, VAMP, protein phosphatase 2A, $G_{o\alpha}$, G$\beta$ and spectrin and also a number of novel proteins, including clathrin, adaptin, dynamin, dynein, NSF and actin. The unexpected proteins were classified within a number of functional classes that include exocytosis, endocytosis, cytoplasmic matrix, modulators, chaperones, and cell-signaling molecules and this list was contrasted to previous reports that catalogue the synaptosome proteome. The failure to detect any postsynaptic density proteins suggests that the channel itself does not exhibit stable trans-synaptic attachments. Our results suggest that the channel is anchored to a cytoplasmic matrix related to the previously described particle web.
Kim, Youn-Jung;Yun, Hye-Jung;Kim, Eun-Young;Ryu, Jae-Chun
Proceedings of the Korea Society of Environmental Toocicology Conference
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2003.10a
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pp.176-176
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2003
Methylmercury is known to have devastating effects on the mammalian nervous system. When human neuroblastoma SH-SY5Y cells were treated with methylmercury at sublethal concentrations (6.25 uM), up-regulated genes (39) & down-regulated genes (19) were identified by human 8k cDNA microarray. These genes are related with microtubule process, signal transduction pathway and cell death (apoptosis), Apoptosis-associated genes, HSP70, CDK inhibitor 1, FOS-like antigen were up-regulated and microtubule related genes like villin and dynein down-regultaed. To confirm the presence of apoptosis in cultured SH-SY5Y cells treated 6.25 and 1 uM methylmercury, we applied Annexin V-FITC assay followed by flow cytometric measurements after 6 and 24h. Studies on transcriptional and molecular effect by methylmercury may provide an insight into the neurotoxic effects of methylmercury in human neuronal cells and a possibility to develop more efficient and exact monitoring system of heavy metals as ubiquitous environmental pollutants.
Kinesin has been discovered in Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans, and Drosophila melanogaster and it has major roles in the movemenl of chromosomes and separation of spindle poles. In this study, a gene encoding kinesin heavy chain in Schizosaccharo~n)~ces pombe was cloned by using the polymerase chain reaction with degenerated primcrs corresponding to highly conserved regions of the kinesin heavy chain motor domain. The kinesin gene in S pombe contains an open reading frame of 2496 base pairs and encodes a kinesin prolein of 832 amino acids with a molecular weight of 96 kd. From thc comparison of the predictcd amino acids of the newly cloned kinesin, the kinesin in S. pornbe belongs to the C-terminal motor subfamily of kincsin-related protein.
Kartagener's sydrome is an autosomaly inherited recessive condition characterized by situs inversus, bronchiectasis, and chronic sinusitis. And recently it was recognized as a subclass of dyskinetic cilia syndrome which caused by a defect in mucociliary transport owing to immotile or dyskinetic beating of cilia. Electron microsopy of cilia from sperm tails, nasal and bronchial epithelium of patients reveals the partial or complete absence of dynein arms. Our four patients were diagnosed as a Kartagener's syndrome by classic triad. We carried out electron microscopy of cilia of the nasal mucosa. And many other tests were done. One patient had squamous cell carcinoma of the lung, and another one patient revealed features of adult respiratory distress syndrome at admission. All patients improved with conservative therapy such as physiotherapy, bronchodilater, antibiotics except one patient who mechanical ventilation was required. A brief review of literature was made.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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