Foxo1 plays an important role in the integration of hormone-activated signaling pathways with the complex transcriptional cascade that promotes preadipocyte differentiation of clonal cell lines from rodents. We isolated the full-length cDNA of porcine FoxO1 gene using RACE, confirmed by visual Northern blotting. The deduced amino acids indicated 94% and 90% identities with the corresponding human and mice aa. Analysis of the aa sequence, showed that it included a Forkhead domain (aa 167-247), a transmembrane structure domain (aa 90-113), a LXXLL motif (aa 469-473), and 51 Ser, 8 Thr, and 4 Tyr phosphorylation sites, indicating a potential important role for FoxO1 transcriptional activity in vivo. Using the IMpRH panel, we mapped FoxO1 gene to chromosome 11p13. Our data provide basic molecular information useful for the further investigation on the function of FoxO1 gene. Time-course analysis of FoxO1 expressions indicated that levels of mRNA and protein gradually increased from day 0 to 3, and it reached almost maximal level at day 3, then decreased from day 5 to 7 in porcine primary preadipocyte differentiation. After induction by IGF-1, GPDH activity and accumulation of lipid increased, however, expressions of FoxO1 mRNA and protein were inhibited in a dose dependent manner. These results suggest that FoxO1 takes part in porcine preadipocyte differentiation and expressions of FoxO1 were regulated by IGF-1.
FoxO3a is a member of the forkhead box class O (FoxO) transcription factor family and an important regulator of apoptosis. This work aimed to elucidate the involvement of FoxO3a in transforming growth factor-${\beta}1$(TGF-${\beta}1$)-induced apoptosis in FaO rat hepatoma cells. TGF-${\beta}1$ caused a time-dependent activation of FoxO3a and a subsequent increase in FoxO response-element-containing luciferase reporter activity, which was Akt-sensitive. The FaO cells stably transfected with a wild type FoxO3a were more susceptible to the formation of apoptotic bodies, populations of sub-G1 apoptotic cells, and collapse of the mitochondrial-membrane potential triggered by TGF-${\beta}1$. In contrast, transfection with small-interfering RNA (siRNA) oligonucleotide specific for FoxO3a significantly inhibited caspase activation in FaO cells treated with TGF-${\beta}1$. It thus appears that FoxO3a plays a crucial mediatory role in the TGF-${\beta}1$ signaling pathway leading to apoptosis.
FoxO1, a member of the Forkhead transcription factor family subgroup O (FoxO), is expressed in a range of cell types and is crucial for various pathophysiological processes, such as apoptosis and inflammation. While FoxO1's roles in multiple diseases have been recognized, the target has remained largely unexplored due to the absence of cost-effective and efficient inhibitors. Therefore, there is a need for natural FoxO1 inhibitors with minimal adverse effects. In this study, docking, MMGBSA, and ADMET analyses were performed to identify natural compounds that exhibit strong binding affinity to FoxO1. The top candidates were then subjected to molecular dynamics (MD) simulations. A natural product library was screened for interaction with FoxO1 (PDB ID-3CO6) using the Glide module of the Schrödinger suite. In silico ADMET profiling was conducted using SwissADME and pkCSM web servers. Binding free energies of the selected compounds were assessed with the Prime-MMGBSA module, while the dynamics of the top hits were analyzed using the Desmond module of the Schrödinger suite. Several natural products demonstrated high docking scores with FoxO1, indicating their potential as FoxO1 inhibitors. Specifically, the docking scores of neochlorogenic acid and fraxin were both below -6.0. These compounds also exhibit favorable drug-like properties, and a 25 ns MD study revealed a stable interaction between fraxin and FoxO1. Our findings highlight the potential of various natural products, particularly fraxin, as effective FoxO1 inhibitors with strong binding affinity, dynamic stability, and suitable ADMET profiles.
Muscle atrophy, known as a sarcopenia, is defined as a loss of muscle mass resulting from a reduction in the muscle fiber area or density due to a decrease in muscle protein synthesis and an increase in protein breakdown. Schisandrae fructus (SF) extract of the fruits of Schisandra chinensis (Turcz) Baillon has been used as a tonic in traditional medicine for thousands of years. Although a great deal of work has been carried out on the therapeutic potential of SF, its pharmacological mechanisms of action in muscle diseases actions remain unclear. In the present study, we investigated the inhibitory effects of SF ethanol extracts on the production of muscle atrophy factors in C2C12 myotubes stimulated with 5-aminoimidazole-4-carboxamide-ribonucleotide (AICAR), an AMP-activated kinase (AMPK) activator, and sought to determine the underlying mechanisms of action. AICAR upregulated atrophy-related ubiquitin ligase muscle RING finger-1 (MuRF-1) and stimulated the levels of the forkhead box O3a (FoxO3a) transcription factor in the C2C12 myotubes. SF supplementation effectively and concentration- dependently counteracted AICAR-induced muscle cell atrophy and reversed the increased expression of MuRF-1 and FoxO3a. Our study demonstrates that SF can reverse the muscle cell atrophy caused by AICAR through regulation of the AMPK and FoxO3a signaling pathways, followed by inhibition of MuRF-1.
Human noroviruses (HuNoVs) are a leading cause of gastroenteritis outbreaks worldwide. However, the paucity of appropriate cell culture models for HuNoV replication has prevented developing effective anti-HuNoV therapies. In this study, first, the replication of the virus at various temperatures in different cells was compared, which showed that lowering the culture temperature from 37℃ significantly increased virus replication in Madin-Darby canine kidney (MDCK) cells. Second, the expression levels of autophagy-, immune-, and apoptosis-related genes at 30℃ and 37℃ were compared to explore factors affecting HuNoV replication. HuNoV cultured at 37℃ showed significantly increased autophagy-related genes (ATG5 and ATG7) and immune-related genes (IFNA, IFNB, ISG15, and NFKB) compared to mock. However, the virus cultured at 30℃ showed significantly decreased expression of autophagy-related genes (ATG5 and ATG7), but not significantly different major immune-related genes (IFNA, ISG15, and NFKB) compared to mock. Importantly, expression of the transcription factor FOXO1, which controls autophagy- and immune-related gene expression, was significantly lower at 30℃. Moreover, FOXO1 inhibition in temperature-optimized MDCK cells enhanced HuNoV replication, highlighting FOXO1 inhibition as an approach for successful virus replication. In the temperature-optimized cells, various HuNoV genotypes were successfully replicated, with GI.8 showing the highest replication levels followed by GII.1, GII.3, and GII.4. Furthermore, ultrastructural analysis of the infected cells revealed functional HuNoV replication at low temperature, with increased cellular apoptosis and decreased autophagic vacuoles. In conclusion, temperature-optimized MDCK cells can be used as a convenient culture model for HuNoV replication by inhibiting FOXO1 and providing adaptability to different genotypes.
Objective: Unlike mammals, goose fatty liver shows a strong tolerance to fatty acids without obvious injury. Stearyl-coenzyme A desaturase 1 (SCD1) serves crucial role in desaturation of saturated fatty acids (SAFs), but its role in the SAFs tolerance of goose hepatocytes has not been reported. This study was conducted to explore the role of SCD1 in regulating palmitic acid (PA) tolerance of goose primary hepatocytes. Methods: 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide was examined to reflect the effect of PA on hepatocytes viability, and quantitative polymerase chain reaction was used to detect the mRNA levels of several genes related to endoplasmic reticulum (ER) stress, inflammation, and apoptosis, and the role of SCD1 in PA tolerance of goose hepatocytes was explored using RNA interfere. Results: Our results indicated that goose hepatocytes exhibited a higher tolerant capacity to PA than human hepatic cell line (LO2 cells). In goose primary hepatocytes, the mRNA levels of fatty acid desaturation-related genes (SCD1 and fatty acid desaturase 2) and fatty acid elongate enzyme-related gene (elongase of very long chain fatty acids 6) were significantly upregulated with 0.6 mM PA treatment. However, in LO2 cells, expression of ER stress-related genes (x box-binding protein, binding immunoglobulin protein, and activating transcription factor 6), inflammatory response-related genes (interleukin-6 [IL-6], interleukin-1β [IL-1β], and interferon-γ) and apoptosis-related genes (bcl-2-associated X protein, b-cell lymphoma 2, Caspase-3, and Caspase-9) was significantly enhanced with 0.6 mM PA treatment. Additionally, small interfering RNA (siRNA) mediated downregulation of SCD1 significantly reduced the PA tolerance of goose primary hepatocytes under the treatment of 0.6 mM PA; meanwhile, the mRNA levels of inflammatory-related genes (IL-6 and IL-1β) and several key genes involved in the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT), forkhead box O1 (FoxO1), mammalian target of rapamycin and AMPK pathways (AKT1, AKT2, FoxO1, and sirtuin 1), as well as the protein expression of cytochrome C and the apoptosis rate were upregulated. Conclusion: In conclusion, our data suggested that SCD1 was involved in enhancing the PA tolerance of goose primary hepatocytes by regulating inflammation- and apoptosis-related genes expression.
Kim, Min Jeong;Kang, Young Jung;Sung, Bokyung;Jang, Jung Yoon;Ahn, Yu Ra;Oh, Hye Jin;Choi, Heejeong;Choi, Inkyu;Im, Eunok;Moon, Hyung Ryong;Chung, Hae Young;Kim, Nam Deuk
Biomolecules & Therapeutics
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v.28
no.6
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pp.561-568
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2020
We examined the anticancer effects of a novel sirtuin inhibitor, MHY2256, on HCT116 human colorectal cancer cells to investigate its underlying molecular mechanisms. MHY2256 significantly suppressed the activity of sirtuin 1 and expression levels of sirtuin 1/2 and stimulated acetylation of forkhead box O1, which is a target protein of sirtuin 1. Treatment with MHY2256 inhibited the growth of the HCT116 (TP53 wild-type), HT-29 (TP53 mutant), and DLD-1 (TP53 mutant) human colorectal cancer cell lines. In addition, MHY2256 induced G0/G1 phase arrest of the cell cycle progression, which was accompanied by the reduction of cyclin D1 and cyclin E and the decrease of cyclin-dependent kinase 2, cyclin-dependent kinase 4, cyclin-dependent kinase 6, phosphorylated retinoblastoma protein, and E2F transcription factor 1. Apoptosis induction was shown by DNA fragmentation and increase in late apoptosis, which were detected using flow cytometric analysis. MHY2256 downregulated expression levels of procaspase-8, -9, and -3 and led to subsequent poly(ADP-ribose) polymerase cleavage. MHY2256-induced apoptosis was involved in the activation of caspase-8, -9, and -3 and was prevented by pretreatment with Z-VAD-FMK, a pan-caspase inhibitor. Furthermore, the autophagic effects of MHY2256 were observed as cytoplasmic vacuolation, green fluorescent protein-light-chain 3 punctate dots, accumulation of acidic vesicular organelles, and upregulated expression level of light-chain 3-II. Taken together, these results suggest that MHY2256 could be a potential novel sirtuin inhibitor for the chemoprevention or treatment of colorectal cancer or both.
Lee, Yu Sung;Kim, Hong Jae;Jeong, Jin-Woo;Han, Min-Ho;Hong, Su Hyun;Choi, Yung Hyun;Park, Cheol
Journal of Life Science
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v.28
no.4
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pp.435-443
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2018
AMP-activated protein kinase (AMPK) functions as a metabolic master through regulating and restoring cellular energy balance. In skeletal muscle, AMPK increases myofibril protein degradation through the expression of muscle-specific ubiquitin ligases. Mori Folium, the leaf of Morus alba, is a traditional medicinal herb with various pharmacological functions; however, the effects associated with muscle atrophy have not been fully identified. In this study, we confirmed the effects of AMPK activation by examining the effects of 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleotide (AICAR), an activator of AMPK, on the induction of atrophy and expression of atrophy-related genes in C2C12 myotubes. We also investigated the effects of the ethanol extract of Mori Folium (EEMF) on the recovery of AICAR-induced muscle atrophy in C2C12 myotubes. It was found that exposure to AICAR resulted in the stimulation of Forkhead box O3a (FOXO3a); an up-regulation of muscle-specific ubiquitin ligases such as Muscle Atrophy F-box (MAFbx)/atrogin-1 and muscle RING finger-1 (MuRF1), and a down-regulation of muscle-specific transcription factors, such as MyoD and myogenin; with the activation of AMPK. In addition, AICAR without cytotoxicity indicated a decrease in diameter of C2C12 myotubes. However, treatment with EEMF significantly suppressed AICAR-induced muscle atrophy of C2C12 myotubes in a dose-dependent manner as confirmed by a decrease in myotube diameter, which is associated with a reversed stimulation of FOXO3a by the inhibition of AMPK activation. These results indicate that the activation of AMPK by AICAR induces muscle atrophy, and EEMF has preeminent effects on the inhibition of AICAR-induced muscle atrophy through the AMPK signaling pathway.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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