Over the past decade, double-stranded RNA (dsRNA)-mediated gene silencing technology has progressed significantly for pest management in agriculture and for protecting beneficial insects from pathogens. Recently, breakthroughs in RNA interference (RNAi) applications for insect pest management by academia and commercial entities have provided RNAi products as commercial biopesticides. Although RNAi technology has vast potential and advantages for pest control, challenges, and limitations remain in practical applications. This review explores current challenges in the development of dsRNAs as a pest management tool and considers new approaches to overcome biological and environmental obstacles, such as poor stability and resistance.
Leptin, an adipose tissue-derived hormone, has exhibited the potent hepatotoxic effects. However, the underlying molecular mechanisms are not fully understood. In this study, we have elucidated the mechanisms by which leptin exerts cytotoxic effects in hepatocytes, particularly focusing on the role of interleukin-1β (IL-1β) signaling. Leptin significantly induced maturation and secretion of IL-1β in cultured rat hepatocytes. Interestingly, inhibition of IL-1β signaling by pretreatment with an IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra) or gene silencing of type I IL-1 receptor (IL-1R1) markedly abrogated leptin-induced cell cycle arrest. The critical role of IL-1β signaling in leptin-induced cell cycle arrest is mediated via upregulation of p16, which acts as an inhibitor of cyclin-dependent kinase. In addition, leptin-induced apoptotic cell death was relieved by inhibition of IL-1β signaling, as determined by annexin V/7-AAD binding assay. Mechanistically, IL-1β signaling contributes to apoptotic cell death and cell cycle arrest by suppressing AKT and activation of p38 mitogen-activated protein kinase (p38MAPK) signaling pathways. Involvement of IL-1β signaling in cytotoxic effect of leptin was further confirmed in vivo using hepatocyte specific IL-1R1 knock out (IL-1R1 KO) mice. Essentially similar results were obtained in vivo, where leptin administration caused the upregulation of apoptotic markers, dephosphorylation of AKT, and p38MAPK activation were observed in wild type mice liver without significant effects in the livers of IL-1R1 KO mice. Taken together, these results demonstrate that IL-1β signaling critically contributes to leptin-induced cell cycle arrest and apoptosis, at least in part, by modulating p38MAPK and AKT signaling pathways.
Jin, Byung Jun;Chun, Hyun Jin;Cho, Hyun Min;Lee, Su Hyeon;Choi, Cheol Woo;Jung, Wook-Hun;Baek, Dongwon;Han, Chang-deok;Kim, Min Chul
Journal of Plant Biotechnology
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v.46
no.3
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pp.205-216
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2019
Since the RNA interference (RNAi) had been discovered in many organisms, small non-coding RNA-mediated gene silencing technology, including RNAi have been widely applied to analysis of gene function, as well as crop improvement. Despite the usefulness of RNAi technology, RNAi transgenic crops have various potential environmental risks, including off-target and non-target effects. In this study, we developed methods that can be effectively applied to environmental risk assessment of RNAi transgenic crops and verified these methods in 35S::dsRNAi_eGFP rice transgenic plant we generated. Off-target genes, which can be non-specifically suppressed by the expression of dsRNAi_eGFP, were predicted by using the published web tool, pssRNAit, and verified by comparing their expressions between wild-type (WT) and 35S::dsRNAi_eGFP transgenic rice. Also, we verified the non-target effects of the 35S:: dsRNAi_eGFP plant by evaluating horizontal and vertical transfer of small interfering RNAs (siRNAs) produced in the 35S::dsRNAi_eGFP plant into neighboring WT rice and rhizosphere microorganisms, respectively. Our results suggested that the methods we developed, could be widely applied to various RNAi transgenic crops for their environmental risk assessment.
Advanced or metastatic breast cancer affects multiple organs and is a leading cause of cancer-related death. Cancer metastasis is associated with epithelial-mesenchymal metastasis (EMT). However, the specific signals that induce and regulate EMT in carcinoma cells remain unclear. PRR16/Largen is a cell size regulator that is independent of mTOR and Hippo signalling pathways. However, little is known about the role PRR16 plays in the EMT process. We found that the expression of PRR16 was increased in mesenchymal breast cancer cell lines. PRR16 overexpression induced EMT in MCF7 breast cancer cells and enhances migration and invasion. To determine how PRR16 induces EMT, the binding proteins for PRR16 were screened, revealing that PRR16 binds to Abl interactor 2 (ABI2). We then investigated whether ABI2 is involved in EMT. Gene silencing of ABI2 induces EMT, leading to enhanced migration and invasion. ABI2 is a gene that codes for a protein that interacts with ABL proto-oncogene 1 (ABL1) kinase. Therefore, we investigated whether the change in ABI2 expression affected the activation of ABL1 kinase. The knockdown of ABI2 and PRR16 overexpression increased the phosphorylation of Y412 in ABL1 kinase. Our results suggest that PRR16 may be involved in EMT by binding to ABI2 and interfering with its inhibition of ABL1 kinase. This indicates that ABL1 kinase inhibitors may be potential therapeutic agents for the treatment of PRR16-related breast cancer.
The EF-hand calcium binding protein tescalcin (TESC) is highly expressed in various human and mouse cancer tissues and is therefore considered a potential oncogene. However, the underlying mechanism that governs TESC expression remains unclear. Emerging evidence suggests that TESC expression is under epigenetic regulation. In the present study, the relationship between the epigenetic modification and gene expression of TESC in gastric cancer was investigated. To evaluate the relationship between the methylation and expression of TESC in gastric cancer, the methylation status of CpG sites in the TESC promoter was analyzed using microarray with the Illumina Human Methylation27 BeadChip (HumanMethylation27_270596_v.1.2), gene profiles from the NCBI Dataset that revealed demethylated status were acquired, and real-time methylation-specific PCR (MSP) in gastric cancer cells was conducted. In the present study, it was demonstrated that the hypermethylation of TESC led to the downregulation of TESC mRNA/protein expression. In addition, 5-aza-2c-deoxycytidine (5'-aza-dC) restored TESC expression in the tested gastric cancer cells except for SNU-620 cells. ChIP assay further revealed that the methylation of the TESC promoter was associated with methyl-CpG binding domain protein (MBD)1, histone deacetylase (HDAC)2, and Oct-1 and that treatment with 5'-aza-dC facilitated the dissociation of MBD1, HDAC2, and Oct-1 from the promoter of TESC. Moreover, silencing of TESC increased MBD1 expression and decreased the H3K4me2/3 level, thereby causing transcriptional repression and suppression of cell survival in NCI-N87 cells; conversely, overexpression of TESC downregulated MBD1 expression and upregulated the H3K4me2 level associated with active transcription in SNU-638 cells. These results indicated that the differential expression of TESC via the modification status of the promoter and histone methylation controled cell survival in gastric cancer cells. Overall, the present study provided a novel therapeutic strategy for gastric cancer.
Kang, Ki Ung;Oh, Jun Young;Lee, Yun Ha;Lee, Hye Sun;Jin, Seo Yeon;Bae, Sun Sik
Journal of Life Science
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v.28
no.12
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pp.1516-1522
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2018
Atherosclerosis is an obstructive vessel disease mainly caused by chronic arterial inflammation to which the proliferation and migration of vascular smooth muscle cells (VSMCs) is the main pathological response. In the present study, the primary responsible inflammatory cytokine and its signaling pathway was investigated. The proliferation and migration of VSMCs was significantly enhanced by the prostaglandin $F_{2{\alpha}}$ ($PGF_{2{\alpha}}$), while neither was affected by tumor necrosis factor ${\alpha}$. Prostacyclin $I_2$ was seen to enhance the proliferation of VSMCs while simultaneously suppressing their migration. Both prostaglandin $D_2$ and prostaglandin $E_2$ significantly enhanced the migration of VSMCs, however, proliferation was not affected by either of them. The proliferation and migration of VSMCs stimulated by $PGF_{2{\alpha}}$ progressed in a dose-dependent manner; the $EC_{50}$ value of both proliferation and migration was $0.1{\mu}M$. VSMCs highly expressed the phospholipase isoform $C-{\beta}3$ ($PLC-{\beta}3$) while others such as $PLC-{\beta}1$, $PLC-{\beta}2$, and $PLC-{\beta}4$ were not expressed. Inhibition of the PLCs by U73122 completely blocked the $PGF_{2{\alpha}}$-induced migration of VSMCs, and, in addition, silencing $PLC-{\beta}3$ significantly diminished the $PGF_{2{\alpha}}$-induced proliferation and migration of VSMCs. Given these results, we suggest that $PGF_{2{\alpha}}$ plays a crucial role in the proliferation and migration of VSMCs, and activation of $PLC-{\beta}3$ could be involved in their $PGF_{2{\alpha}}$-dependent migration.
Objectives: The aim of the present study was to explore mechanisms underlying the effects of down-regulating ${\beta}$-catenin expression on esophageal carcinoma (EC) cells. Methods: Cell cycle distribution and apoptosis were determined using flow cytometry and annexin V apoptosis assay, respectively. Transmission electron microscopy (TEM) was used to examine changes in ultrastructure, while expression of cyclin D1 protein and mRNA was detected by western blot and real-time PCR. Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and extracellular signal-regulated kinase (ERK) 1-2 were evaluated by Western blot analysis. PCNA labeling index (LI) was determined by immunocytochemistry. Results: Compared with pGen-3-con transfected and Eca-109 cells, the percentage of G0/G1-phase pGen-3-CTNNB1 transfected cells was obviously increased (P<0.05), with no significant difference among the three groups with regard to apoptosis (P>0.05). pGen-3-CTNNB1 transfected cells exhibited obvious decrease in cyclin D1 mRNA and protein expression (P<0.05) and the ultrastructure of Eca-109 cells underwent a significant change after being transfected with pGen-3-CTNNB1, suggesting that down-regulating ${\beta}$-catenin expression can promote the differentiation and maturation. The expression of PCNA and the ERKI/2 phosphorylation state were also down-regulated in pGen-3-CTNNB1 transfected cells (P<0.05). At the same time, the PCNA labeling index was decreased accordingly (P<0.05). Conclusion: Inhibition of EC Eca-109 cellproliferation by down-regulating ${\beta}$-catenin expression could improve cell ultrastructure by mediating blockade in G0/G1 through inhibiting cyclin D1, PCNA and the MAPK pathway (p-ERK1/2).
Calcium ion ($Ca^{2+}$) is thought to play the important role as a second messenger for signal transduction that results in various physiological responses to cope with developmental programs and environmental changes in plant. In plant cells, the central vacuole functions as a major calcium store, which is important for both signal transduction and preventing cytotoxicity. Although there is evidence for the biochemical characterizations of a calmodulin-regulated $Ca^{2+}$-ATPase (ACA11) localized to vacuole membrane, the biological function to ACA11 in plant has not been verified. In this study, we show that the cell death as the hypersensitive response (HR) in mature leaves is induced in transgenic plant of a vacuole ACA-type $Ca^{2+}$-ATPase, ACA11. Evidence that cell death phenotype is the result of ACA11 gene silencing is provided by Western blot assay using membrane fraction proteins extracted from transgenic plant. The 3, 3'-diaminobenzidine (DAB) staining study provides that the cell death is caused by the increase of reactive oxygen species (ROS) in mature leaves of transgenic plants.
Alvarado-Ruiz, Liliana;Martinez-Silva, Maria Guadalupe;Torres-Reyes, Luis Alberto;Pina-Sanchez, Patricia;Ortiz-Lazareno, Pablo;Bravo-Cuellar, Alejandro;Aguilar-Lemarroy, Adriana;Jave-Suarez, Luis Felipe
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.17
no.3
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pp.1037-1047
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2016
HOX transcription factors are evolutionarily conserved in many different species and are involved in important cellular processes such as morphogenesis, differentiation, and proliferation. They have also recently been implicated in carcinogenesis, but their precise role in cancer, especially in cervical cancer (CC), remains unclear. In this work, using microarray assays followed by the quantitative polymerase chain reaction (qPCR), we found that the expression of 25 HOX genes was downregulated in CC derived cell lines compared with non-tumorigenic keratinocytes. In particular, the expression of HOXA9 was observed as down-modulated in CC-derived cell lines. The expression of HOXA9 has not been previously reported in CC, or in normal keratinocytes of the cervix. We found that normal CC from women without cervical lesions express HOXA9; in contrast, CC cell lines and samples of biopsies from women with CC showed significantly diminished HOXA9 expression. Furthermore, we found that methylation at the first exon of HOXA9 could play an important role in modulating the expression of this gene. Exogenous restoration of HOXA9 expression in CC cell lines decreased cell proliferation and migration, and induced an epithelial-like phenotype. Interestingly, the silencing of human papilloma virus (HPV) E6 and E7 oncogenes induced expression of HOXA9. In conclusion, controlling HOXA9 expression appears to be a necessary step during CC development. Further studies are needed to delineate the role of HOXA9 during malignant progression and to afford more insights into the relationship between downmodulation of HOXA9 and viral HPV oncoprotein expression during cercical cancer development.
HMGN5 is a typical member of the HMGN (high mobility group nucleosome-binding protein) family which may function as a nucleosomal binding and transcriptional activating protein. Overexpression of HMGN5 has been observed in several human tumors but its role in tumorigenesis has not been fully clarified. To investigate its significance for human lung cancer progression, we successfully constructed a shRNA expression lentiviral vector in which sense and antisense sequences targeting the human HMGN5 were linked with a 9-nucleotide loop. Inhibitory effects of siRNA on endogenous HMGN5 gene expression and protein synthesis were demonstrated via real-time RT-PCR and western blotting. We found HMGN5 silencing to significantly inhibit A549 and H1299 cell proliferation assessed by MTT, BrdU incorporation and colony formation assays. Furthermore, flow cytometry analysis showed that specific knockdown of HMGN5 slowed down the cell cycle at the G0/G1 phase and decreased the populations of A549 and H1299 cells at the S and G2/M phases. Taken together, these results suggest that HMGN5 is directly involved in regulation cell proliferation in A549 and H1299 cells by influencing signaling pathways involved in cell cycle progression. Thus, our finding suggests that targeting HMGN5 may be an effective strategy for human lung cancer treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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