The analysis of extracellular vesicles has been accelerated because of the technological advancements in omics methods in recent decades. Extracellular vesicles provide multifaceted information regarding the functional status of the cells. This information would be critical in case of central nervous system cells, which are confined in a relatively sealed biological compartment. This obstacle is more dramatic in psychiatric disorders since their diagnosis primarily depend on the symptoms and signs of the patients. In this paper, we reviewed this rapidly advancing field by discussing definition of extracellular vesicles, their biogenesis and potential use as clinical biomarkers. Then we focused on their potential use in psychiatric disorders in the context of diagnosis and treatment of these disorders. Finally, we tried to combine the RDoC (Research Domain Criteria) with the use of extracellular vesicles in psychiatry research and practice. This review may offer new insights in both basic and translational research focusing on psychiatric disorders.
Extracellular proteases play an important role in a wide range of host physiological events, such as food digestion, extracellular matrix degradation, coagulation and immunity. Among the large extracellular protease family, serine proteases that contain a "paper clip"-like domain and are therefore referred to as CLIP-domain serine protease (clip-SP), have been found to be involved in unique biological processes, such as immunity and development. Despite the increasing amount of biochemical information available regarding the structure and function of clip-SPs, their in vivo physiological significance is not well known due to a lack of genetic studies. Recently, Drosophila has been shown to be a powerful genetic model system for the dissection of biological functions of the clip-SPs at the organism level. Here, the current knowledge regarding Drosophila clip-SPs has been summarized and future research directions to evaluate the role that clip-SPs play in Drosophila immunity are discussed.
The syndecan family consists of four transmembrane heparan sulfate proteoglycans present in most cell types and each syndecan shares a common structure containing a heparan sulfate modified extracellular domain, a single transmembrane domain and a C-terminal cytoplasmic domain. To get a better understanding of the mechanism and function of syndecan-4 which is one of the syndecan family, it is crucial to investigate its three-dimensional structure. Unfortunately, it is difficult to prepare the peptide because it is membrane-bound protein that transverses the lipid bilayer of the cell membrane. Here, we optimize the expression, purification, and characterization of transmembrane, cytoplasmic and short extracellular domains of syndecan4 (syndecan-4 eTC). Syndecan-4 eTC was successfully obtained with high purity and yield from the M9 medium. The structural information of syndecan-4 eTC was investigated by MALDI-TOF mass (MS) spectrometry, circular dichroism (CD) spectroscopy, and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. It was confirmed that syndecan-4 eTC had an ${\alpha}$-helical multimeric structure like transmembrane domain of syndecan-4 (syndecan-4 TM) in membrane environments.
Bone morphogenetic proteins (BMPs) have diverse and important roles in the proliferation and differentiation of adult stem cells in our tissues. Especially, BMPs are well known to be the main inducers of bone formation, by facilitating both proliferation and differentiation of bone stem cells. Interestingly, in skin stem cells, BMPs repress their proliferation but are indispensable for the proper differentiation into several lineages of skin cells. Here, we tested whether BMP antagonists have an effect on the prevention of wrinkle formation. For this study we used an in vivo wrinkle-induced mouse model. As a positive control, retinoic acid, one of the top anti-wrinkle effectors, showed a 44% improvement compared to the non-treated control. Surprisingly, bone morphogenetic protein receptor 1a extracellular domain (BMPR1a-ECD) exhibited an anti-wrinkle effect which was 6-fold greater than that of retinoic acid. Our results indicate that BMP antagonists will be good targets for skin or hair diseases.
B-cell activating factor (BAFF) is a key regulator of B-lymphocyte development. Its biological role is mediated by the specific receptors BCMA, TACI, and BAFF-R. We have determined the crystal structure of BAFF-R extracellular domain bound to BAFF at a resolution of 3.3 ?. The cysteine-rich domain(CRD) of the BAFF-R extracellular domain adopts a b-hairpin structure and binds to the virus-like BAFF cage in a 1:1 molar ratio. The conserved DxL motif of BAFF-R is located on the tip of the b-turn, and plays an indispensable role in the binding of BAFF. The crystal structure shows that a unique dimeric contact occurs between the BAFF-R monomers in the virus-like cage complex. Both of the CRDs of TACI contain the DxL motifs and simultaneously interact with the BAFF dimer in the virus-like cage.
Kim, Yong Hwan;Park, Seur Kee;Hur, Jin Young;Kim, Young Cheol
The Plant Pathology Journal
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제33권3호
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pp.318-328
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2017
Chitinase-producing Paenibacillus elgii strain HOA73 has been used to control plant diseases. However, the antimicrobial activity of its extracellular chitinase has not been fully elucidated. The major extracellular chitinase gene (PeChi68) from strain HOA73 was cloned and expressed in Escherichia coli in this study. This gene had an open reading frame of 2,028 bp, encoding a protein of 675 amino acid residues containing a secretion signal peptide, a chitin-binding domain, two fibronectin type III domains, and a catalytic hydrolase domain. The chitinase (PeChi68) purified from recombinant E. coli exhibited a molecular mass of approximately 68 kDa on SDS-PAGE. Biochemical analysis indicated that optimum temperature for the actitvity of purified chitinase was $50^{\circ}C$. However, it was inactivated with time when it was incubated at $40^{\circ}C$ and $50^{\circ}C$. Its optimum activity was found at pH 7, although its activity was stable when incubated between pH 3 and pH 11. Heavy metals inhibited this chitinase. This purified chitinase completely inhibited spore germination of two Cladosporium isolates and partially inhibited germination of Botrytis cinerea spores. However, it had no effect on the spores of a Colletotricum isolate. These results indicate that the extracellular chitinase produced by P. elgii HOA73 might have function in limiting spore germination of certain fungal pathogens.
Invading pathogens are recognized by diverse germline-encoded pattern-recognition receptors (PRRs) which are distributed in three different cellular compartments: extracellular, membrane, and cytoplasmic. In mammals, the major extracellular PRRs such as complements may first encounter the invading pathogens and opsonize them for clearance by phagocytosis which is mediated by membrane-associated phagocytic receptors including complement receptors. The major membrane-associated PRRs, Toll-like receptors, recognize diverse pathogens and generate inflammatory signals to coordinate innate immune responses and shape adaptive immune responses. Furthemore, certain membrane-associated PRRs such as Dectin-1 can mediate phagocytosis and also induce inflammatory response. When these more forefront detection systems are avoided by the pathogens, cytoplasmic PRRs may play major roles. Cytoplasmic caspase-recruiting domain (CARD) helicases such as retinoic acid-inducible protein I (RIG-I)/melanoma differentiation-associated gene 5 (MDA5), mediate antiviral immunity by inducing the production of type I interferons. Certain members of nucleotide-binding oligomerization domain (NOD)-like receptors such as NALP3 present in the cytosol form inflammasomes to induce inflammatory responses upon ligand recognition. Thus, diverse families of PRRs coordinately mediate immune responses against diverse types of pathogens.
Both topoisomerase $II{\alpha}$ and $II{\beta}$ east as phosphoproteins in the cells. Recently it was reported that DNA topoisomerase $II{\alpha}$ associates with and is phosphorylated by the extracellular signal-regulated kinase 2 (ERK2). Also, ERK2 stimulates the activity of topoisomerase II by a phosphorylation-independent manner [Shapiro et al., (1999) Mol. Cell. Biol. 19, 3551-3560]. In this study, a yeast two-hybrid system was used to investigate the binding site between topoisomerase $II{\alpha}$ or $II{\beta}$ and ERK2. The two-hybrid test clearly showed that topoisomerase $II{\beta}$ residues 1099-1263, and topoisomerase $II{\alpha}$ residues 1078-1182, mediate the interaction with ERK2, and that the leucine zipper motifs of topoisomerase $II{\alpha}$ and $II{\beta}$ are not required for its physical binding to ERK2. Our results suggest that topoisomerase $II{\beta}$ residues 1099-1263, and topoisomerase $II{\alpha}$ residues 1078-1182, may be common binding sites for activator proteins.
인간조직인자는 혈액응고인자 factor VII 과 복합체를 형성하며 연속적인 혈액응고 연쇄반응을 촉매하는 효소 활성체이다. 복합체 형성에 필수적인 이 조직인자의 세포 외 부분이, 기존의 융합 단백질 및 히스티딘 말단이 없는 새로운 발현 벡터에 의해 대장균 내에서 과량 발현 되었다. 봉입체 형태로 발현된 재조합 인간조직인자는 DEAE-Sephacel 크로마토그라피 기술을 적용하여 분리, 정제 및 구조적 복원이 동시에 시도 되었다. 정제된 재조합 단백질은 SDS-PAGE 분석에서 순수한 형태로 나타났으며, 생물학적 활성도 또한 기존의 조직인자와 거의 동등함을 보였다. 본 연구의 발현 및 정제 시스템은 이전의 보고에서 보여진 방법들에 비해 단백질 분해효소를 사용하지 않아 추가적인 크로마토그라피 과정이 필요 없어 좀 더 효율적이기 때문에 기존의 발현 시스템에 대해 대체할 수 있는 매우 유용한 방법으로 제공된다.
Byeong Jun Chae;Kyung-Seo Lee;Inhwa Hwang;Je-Wook Yu
IMMUNE NETWORK
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제23권3호
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pp.23.1-23.17
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2023
Inflammation is a series of host defense processes in response to microbial infection and tissue injury. Inflammatory processes frequently cause extracellular acidification in the inflamed region through increased glycolysis and lactate secretion. Therefore, the immune cells infiltrating the inflamed region encounter an acidic microenvironment. Extracellular acidosis can modulate the innate immune response of macrophages; however, its role for inflammasome signaling still remains elusive. In the present study, we demonstrated that macrophages exposed to an acidic microenvironment exhibited enhanced caspase-1 processing and IL-1β secretion compared with those under physiological pH. Moreover, exposure to an acidic pH increased the ability of macrophages to assemble the NLR family pyrin domain containing 3 (NLRP3) inflammasome in response to an NLRP3 agonist. This acidosis-mediated augmentation of NLRP3 inflammasome activation occurred in bone marrow-derived macrophages but not in bone marrow-derived neutrophils. Notably, exposure to an acidic environment caused a reduction in the intracellular pH of macrophages but not neutrophils. Concordantly, macrophages, but not neutrophils, exhibited NLRP3 agonist-mediated translocation of chloride intracellular channel protein 1 (CLIC1) into their plasma membranes under an acidic microenvironment. Collectively, our results demonstrate that extracellular acidosis during inflammation can increase the sensitivity of NLRP3 inflammasome formation and activation in a CLIC1-dependent manner. Thus, CLIC1 may be a potential therapeutic target for NLRP3 inflammasome-mediated pathological conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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