Hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1α) is one of the master regulators of immune and metabolic cellular functions. HIF-1α, a transcriptional factor whose activity is closely related to oxygen levels, is a target for understanding infectious disease control. Several studies have demonstrated that HIF-1α plays an important role during the infectious process, while its role in relation to parasite virulence has not been addressed. In this work, we studied the expression levels of HIF-1α and related angiogenic vascular endothelial growth factor A (VEGF-A) in human macrophages infected with promastigotes of hypo- or hyper-virulent Leishmania major human isolates. L. major parasites readily subverted host macrophage functions for their survival and induced local oxygen consumption at the site of infection. In contrast to hypo-virulent parasites that induce high HIF-1α expression levels, hyper-virulent L. major reduced HIF-1α expression in macrophages under normoxic or hypoxic conditions, and consequently impeded the expression of VEGF-A mRNA. HIF-1α may play a key role during control of disease chronicity, severity, or outcome.
Objectives: To investigate whether hypoxia has an effect on regulation of multidrug resistance (MDR) to chemotherapeutic drugs in laryngeal carcinoma cells and explore the role of hypoxia-inducible factor-$1{\alpha}$ (HIF-$1{\alpha}$). Methods: Laryngeal cancer cells were cultured under normoxic and hypoxic conditions. The sensitivity of the cells to multiple drugs and levels of apoptosis induced by paclitaxel were determined by MTT assay and annexin-V/propidium iodide staining analysis, respectively. HIF-$1{\alpha}$ expression was blocked by RNA interference. The expression of HIF-$1{\alpha}$ gene was detected by real-time quantitative RT-PCR and Western blotting. The value of fluorescence intensity of intracellular adriamycin accumulation and retention in cells was evaluated by flow cytometry. Results: The sensitivity to multiple chemotherapy agents and induction of apoptosis by paclitaxel could be reduced by hypoxia (P<0.05). A the same time, the adriamycin releasing index of cells was increased (P<0.05). However, resistance acquisition subject to hypoxia in vitro was suppressed by down-regulating HIF-$1{\alpha}$ expression. Conclusion: HIF-$1{\alpha}$ could be considered as a key regulator for mediating hypoxia-induced MDR in laryngeal cancer cells via inhibition of drug-induced apoptosis and decrease in intracellular drug accumulation.
Li, Cong;Lu, Hua-Jun;Na, Fei-Fei;Deng, Lei;Xue, Jian-Xin;Wang, Jing-Wen;Wang, Yu-Qing;Li, Qiao-Ling;Lu, You
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.14
no.6
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pp.3607-3612
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2013
Introduction: Reported prognostic roles of hypoxic inducible factor (HIF) expression in non-small cell lung cancer (NSCLC) have varied. This meta-analysis aimed to examine the relationship between HIF expression and clinical outcome in NSCLC patients. Methods: PubMed were used to identify relevant literature with the last report up to December $20^{th}$, 2012. After careful review, survival data were collected from eligible studies. We completed the meta-analysis using Stata statistical software (Version 11) and combined hazard ratio (HR) for overall survival (OS). Subgroup specificity, heterogeneity and publication bias were also assessed. All of the results were verified by two persons to ensure accuracy. Results: Eight studies were finally stepped into this meta-analysis in which seven had available data for HIF-$1{\alpha}$ and three for HIF-$2{\alpha}$. Combined HRs suggested that higher expression of $HIF1{\alpha}$ had a negative impact on NSCLC patient survival (HR=1.50; 95%CI=1.07-2.10; p=0.019). The expression of HIF-$2{\alpha}$ was also relative to a poorer survival (HR=2.02; 95%CI=1.47-2.77; p=0.000). No bias existed in either of the two groups. Conclusion: This study suggests that elevations of HIF-$1{\alpha}$ and HIF-$2{\alpha}$ expression are both associated with poor outcome for patients with NSCLC. The data support further and high quality investigation of HIF expression for predicting poor outcome in patients with NSCLC.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.26
no.4
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pp.437-440
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2012
Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is a transcription factor that regulates various cellular processes such as cell survival, angiogenesis and proliferation. In the present study, we examined that Cryptotanshione(CT), a tanshinone from oriental traditional medicinal herb Danshen (Salvia miltiorrhiza Bunge), had the inhibitory effects on hypoxia-mediated activation of STAT3 in androgen independent human prostate cancer PC-3 cells. CT inhibited the protein expression of hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-$1{\alpha}$) under hypoxic condition. Consistently, CT blocked hypoxia-induced phosphorylation and nuclear accumulation of STAT3. In addition, CT reduced cellular of vascular endothelial growth factor (VEGF), a critical angiogenic factor and a target gene of STAT3 induced under hypoxia. Of note, chromatin immunoprecipitation (ChiP) assay revealed that CT inhibited binding of STAT3 to VEGF promoter. Taken together, our results suggest that CT has anti-angiogenic activity by disturbing the binding STAT3 to the VEGF promoter in PC-3 cells.
Jeong, Jee-Yeong;Zhou, Jin-Rong;Gao, Chong;Feldman, Laurie;Sytkowski, Arthur J.
BMB Reports
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v.47
no.7
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pp.411-416
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2014
In the present study, we demonstrate that ectopic expression of 56-kDa human selenium binding protein-1 (hSP56) in PC-3 cells that do not normally express hSP56 results in a marked inhibition of cell growth in vitro and in vivo. Down-regulation of hSP56 in LNCaP cells that normally express hSP56 results in enhanced anchorage-independent growth. PC-3 cells expressing hSP56 exhibit a significant reduction of hypoxia inducible protein (HIF)-$1{\alpha}$ protein levels under hypoxic conditions without altering HIF-$1{\alpha}$ mRNA (HIF1A) levels. Taken together, our findings strongly suggest that hSP56 plays a critical role in prostate cells by mechanisms including negative regulation of HIF-$1{\alpha}$, thus identifying hSP56 as a candidate anti-oncogene product.
More, Kunal N.;Lee, Jun Young;Park, Jeong-Hoon;Chang, Dong-Jo
Journal of Radiopharmaceuticals and Molecular Probes
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v.5
no.1
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pp.36-47
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2019
Hypoxia-inducible factor-1 ($HIF-1{\alpha}$) is a transcription factor activated in response to low oxygen level, and is highly expressed in many solid tumors. Moreover, $HIF-1{\alpha}$ is a representative biomarker of hypoxia and also helps to maintain cell homeostasis under hypoxic condition. Most solid tumors show hypoxia, which induces poor prognosis and resistance to conventional cancer therapies. Thus, early diagnosis of hypoxia with positron emission tomography (PET) radiotracer would be highly beneficial for management of malignant solid tumors with effective cancer therapy. YC-1 is a most promising candidate among several $HIF-1{\alpha}$ inhibitors. As an effort to develop a hypoxia imaging tool as a PET radiotracer, we designed and synthesized [$^{18}F$]DFYC based on potent derivative of YC-1 and performed preliminary in vitro cell uptake study. [$^{18}F$]DFYC showed a significant accumulation in SKBR-3 cells among other cancer cells, proving as a good lead to develop a hypoxic solid tumor such as breast cancer.
Kwanyoung Jeong;Jinmi Choi;Ahrum Choi;Joohee Shim;Young Ah Kim;Changseok Oh;Hong-Duk Youn;Eun-Jung Cho
BMB Reports
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v.56
no.4
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pp.252-257
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2023
The hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) is a key regulator of hypoxic stress under physiological and pathological conditions. HIF-1α protein stability is tightly regulated by the ubiquitin-proteasome system (UPS) and autophagy in normoxia, hypoxia, and the tumor environment to mediate the hypoxic response. However, the mechanisms of how the UPS and autophagy interplay for HIF-1α proteostasis remain unclear. Here, we found a HIF-1α species propionylated at lysine (K) 709 by p300/CREB binding protein (CBP). HIF-1α stability and the choice of degradation pathway were affected by HIF-1α propionylation. K709-propionylation prevented HIF-1α from degradation through the UPS, while activated chaperon-mediated autophagy (CMA) induced the degradation of propionylated and nonpropionylated HIF-1α. CMA contributed to HIF-1α degradation in both normoxia and hypoxia. Furthermore, the pan-cancer analysis showed that CMA had a significant positive correlation with the hypoxic signatures, whereas SIRT1, responsible for K709-depropionylation correlated negatively with them. Altogether, our results revealed a novel mechanism of HIF-1α distribution into two different degradation pathways.
Oh, Su Young;Seok, Ji Yoon;Choi, Young Sun;Lee, Sung Hee;Bae, Jong-Sup;Lee, You Mie
Molecules and Cells
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v.38
no.6
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pp.528-534
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2015
Hypoxia-inducible factor (HIF) is a key regulator of tumor growth and angiogenesis. Recent studies have shown that, BIX01294, a G9a histone methyltransferase (HMT)-specific inhibitor, induces apoptosis and inhibits the proliferation, migration, and invasion of cancer cells. However, not many studies have investigated whether inhibition of G9a HMT can modulate HIF-$1{\alpha}$ stability and angiogenesis. Here, we show that BIX01294 dose-dependently decreases levels of HIF-$1{\alpha}$ in HepG2 human hepatocellular carcinoma cells. The half-life of HIF-$1{\alpha}$, expression of proline hydroxylase 2 (PHD2), hydroxylated HIF-$1{\alpha}$ and von Hippel-Lindau protein (pVHL) under hypoxic conditions were decreased by BIX01294. The mRNA expression and secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) were also significantly reduced by BIX01294 under hypoxic conditions in HepG2 cells. BIX01294 remarkably decreased angiogenic activity induced by VEGF in vitro, ex vivo, and in vivo, as demonstrated by assays using human umbilical vein endothelial cells (HUVECs), mouse aortic rings, and chick chorioallantoic membranes (CAMs), respectively. Furthermore, BIX01294 suppressed VEGF-induced matrix metalloproteinase 2 (MMP2) activity and inhibited VEGF-induced phosphorylation of VEGF receptor 2 (VEGFR-2), focal adhesion kinase (FAK), and paxillin in HUVECs. In addition, BIX01294 inhibited VEGF-induced formation of actin cytoskeletal stress fibers. In conclusion, we demonstrated that BIX01294 inhibits HIF-$1{\alpha}$ stability and VEGF-induced angiogenesis through the VEGFR-2 signaling pathway and actin cytoskeletal remodeling, indicating a promising approach for developing novel therapeutics to stop tumor progression.
Some fish live in aquatic environments with low or temporally changing $O_2$ availability. Variation in dissolved oxygen (DO) levels requires behavioral, physiological, and biochemical adaptations to ensure the uptake of sufficient $O_2$. Several species are relatively well adapted to tolerate low $O_2$ partial pressures (hypoxia). The medaka (Oryzias dancena ) is an important model organism for biomedical research that shows remarkable tolerance to hypoxia. We investigated the regulation and role of hypoxia-inducible factor-1 (HIF-$1{\alpha}$) as a general hypoxia-response gene and stanniocalcin-2 (STC2), which is one of the genes regulated by HIF-$1{\alpha}$ in mammals under hypoxia. We subjected adult male medaka to the following three acute hypoxia regimes: 1, 24, and 72 h at DO = $1.8{\pm}0.5$ ppm. The changes in STC2 and HIF-$1{\alpha}$ mRNA were monitored using quantitative real-time reverse-transcription PCR. We found strong upregulation of HIF-$1{\alpha}$ mRNA in the livers of fish exposed to hypoxia. Hypoxia rapidly upregulated STC-2 mRNA expression in muscle, but not in the brain, gills, liver, or intestine. Therefore, unlike in mammals, hypoxia might regulate O. dancena STC-2 expression in an HIF-$1{\alpha}$-independent manner.
Periodontitis is characterized by the loss of periodontal tissues, especially alveolar bone. Common therapies cannot satisfactorily recover lost alveolar bone. Periodontal ligament stem cells (PDLSCs) possess the capacity of self-renewal and multilineage differentiation and are likely to recover lost alveolar bone. In addition, periodontitis is accompanied by hypoxia, and hypoxia-inducible $factor-1{\alpha}$ ($HIF-1{\alpha}$) is a master transcription factor in the response to hypoxia. Thus, we aimed to ascertain how hypoxia affects runt-related transcription factor 2 (RUNX2), a key osteogenic marker, in the osteogenesis of PDLSCs. In this study, we found that hypoxia enhanced the protein expression of $HIF-1{\alpha}$, vascular endothelial growth factor (VEGF), and RUNX2 ex vivo and in situ. VEGF is a target gene of $HIF-1{\alpha}$, and the increased expression of VEGF and RUNX2 proteins was enhanced by cobalt chloride ($CoCl_2$, $100{\mu}mol/L$), an agonist of $HIF-1{\alpha}$, and suppressed by 3-(5'-hydroxymethyl-2'-furyl)-1-benzyl indazole (YC-1, $10{\mu}mol/L$), an antagonist of $HIF-1{\alpha}$. In addition, VEGF could regulate the expression of RUNX2, as RUNX2 expression was enhanced by human VEGF ($hVEGF_{165}$) and suppressed by VEGF siRNA. In addition, knocking down VEGF could decrease the expression of osteogenesis-related genes, i.e., RUNX2, alkaline phosphatase (ALP), and type I collagen (COL1), and hypoxia could enhance the expression of ALP, COL1, and osteocalcin (OCN) in the early stage of osteogenesis of PDLSCs. Taken together, our results showed that hypoxia could mediate the expression of RUNX2 in PDLSCs via $HIF-1{\alpha}$-induced VEGF and play a positive role in the early stage of osteogenesis of PDLSCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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