Cells that have endogenous multipotent properties can be used as a starting source for the generation of induced pluripotent cells (iPSC). In addition, small molecules associated with epigenetic reprogramming are also widely used to enhance the multi- or pluripotency of such cells. Skinderived precursor cells (SKPs) are multipotent, sphereforming and embryonic neural crest-related precursor cells. These cells can be isolated from a juvenile or adult mammalian dermis. SKPs are also an efficient starting cell source for reprogramming and the generation of iPSCs because of the high expression levels of Sox2 and Klf4 in these cells as well as their endogenous multipotency. In this study, valproic acid (VPA), a histone deacetylase (HDAC) inhibitor, was tested in the generation of iPSCs as a potential enhancer of the reprogramming potential of SKPs. SKPs were isolated from the back skins of 5-6 week old C57BL/6 X DBA/2 F1 mice. After passage 3, the SKPs was treated with 2 mM of VPA and the quantitative real time RT-PCR was performed to quantify the expression of Oct4 and Klf4 (pluripotency specific genes), and Snai2 and Ngfr (neural crest specific genes). The results show that Oct4 and Klf4 expression was decreased by VPA treatment. However, there were no significant changes in neural crest specific gene expression following VPA treatment. Hence, although VPA is one of the most potent of the HDAC inhibitors, it does not enhance the reprogramming of multipotent skin precursor cells in mice.
Sangkyu Park;Dongbum Kim;Haiyoung Jung;In Pyo Choi;Hyung-Joo Kwon;Younghee Lee
Biomolecules & Therapeutics
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v.32
no.1
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pp.115-122
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2024
Heat shock protein (HSP) 90 is expressed in most living organisms, and several client proteins of HSP90 are necessary for cancer cell survival and growth. Previously, we found that HSP90 was cleaved by histone deacetylase (HDAC) inhibitors and proteasome inhibitors, and the cleavage of HSP90 contributes to their cytotoxicity in K562 leukemia cells. In this study, we first established mouse xenograft models with K562 cells expressing the wild-type or cleavage-resistant mutant HSP90β and found that the suppression of tumor growth by the HDAC inhibitor suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) was interrupted by the mutation inhibiting the HSP90 cleavage in vivo. Next, we investigated the possible function of thioredoxin interacting protein (TXNIP) in the HSP90 cleavage induced by SAHA. TXNIP is a negative regulator for thioredoxin, an antioxidant protein. SAHA transcriptionally induced the expression of TXNIP in K562 cells. HSP90 cleavage was induced by SAHA also in the thymocytes of normal mice and suppressed by an anti-oxidant and pan-caspase inhibitor. When the thymocytes from the TXNIP knockout mice and their wild-type littermate control mice were treated with SAHA, the HSP90 cleavage was detected in the thymocytes of the littermate controls but suppressed in those of the TXNIP knockout mice suggesting the requirement of TXNIP for HSP90 cleavage. We additionally found that HSP90 cleavage was induced by actinomycin D, β-mercaptoethanol, and p38 MAPK inhibitor PD169316 suggesting its prevalence. Taken together, we suggest that HSP90 cleavage occurs also in vivo and contributes to the anti-cancer activity of various drugs in a TXNIP-dependent manner.
Jeong, Yeon Ik;Park, Chi Hun;Kim, Huen Suk;Jeong, Yeon Woo;Lee, Jong Yun;Park, Sun Woo;Lee, Se Yeong;Hyun, Sang Hwan;Kim, Yeun Wook;Shin, Taeyoung;Hwang, Woo Suk
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.26
no.12
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pp.1680-1688
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2013
Many different approaches have been developed to improve the efficiency of animal cloning by somatic cell nuclear transfer (SCNT), one of which is to modify histone acetylation levels using histone deacetylase inhibitors (HDACi) such as trichostatin A (TSA). In the present study, we examined the effect of TSA on in vitro development of porcine embryos derived from SCNT. We found that TSA treatment (50 nM) for 24 h following oocyte activation improved blastocyst formation rates (to 22.0%) compared with 8.9% in the non-treatment group and total cell number of the blastocysts for determining embryo quality also increased significantly ($88.9{\rightarrow}114.4$). Changes in histone acetylation levels as a result of TSA treatment were examined using indirect immunofluorescence and confocal microscopy scanning. Results showed that the histone acetylation level in TSA-treated embryos was higher than that in controls at both acetylated histone H3 lysine 9 (AcH3K9) and acetylated histone H4 lysine 12 (AcH4K12). Next, we compared the expression patterns of seven genes (OCT4, ID1; the pluripotent genes, H19, NNAT, PEG1; the imprinting genes, cytokeratin 8 and 18; the trophoblast marker genes). The SCNT blastocysts both with and without TSA treatment showed lower levels of OCT4, ID1, cytokeratin 8 and 18 than those of the in vivo blastocysts. In the case of the imprinting genes H19 and NNAT, except PEG1, the SCNT blastocysts both with and without TSA treatment showed higher levels than those of the in vivo blastocysts. Although the gene expression patterns between cloned blastocysts and their in vivo counterparts were different regardless of TSA treatment, it appears that several genes in NT blastocysts after TSA treatment showed a slight tendency toward expression patterns of in vivo blastocysts. Our results suggest that TSA treatment may improve preimplantation porcine embryo development following SCNT.
Histone deacetylation mediated by histone deacetylases (HDACs) has been reported as one of the epigenetic mechanisms associated with tumorigenesis. The poor responsiveness of anticancer drugs found with cholangiocarcinoma (CCA) leads to short survival rate. We aimed to investigate mRNA expression of HDACs class I and II, and the effect of HDAC inhibitors, suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) and valproic acid (VPA), in CCA in vitro. Expression of HDACs was studied in CCA cell lines (M213, M214 and KKU-100) and an immortal cholangiocyte (MMNK1) by semi-quantitative reverse transcription-PCR. SAHA and VPA, as well as a classical chemotherapeutic drug 5 -fluorouacil (5-FU) were used in this study. Cell proliferation was determined by sulforhodamine assay. $IC_{50}$ and $IC_{20}$ were then analyzed for each agent and cell line. Moreover, synergistic potentional of VPA or SAHA in combination with 5-FU at sub toxic does ($IC_{20}$) of each agent was also evaluated. Statistic difference of HDACs expression or cell proliferation in each experimental condition was analyzed by Student's t-test. The result demonstrated that HDACs were expressed in all studied cell types. Both SAHA and VPA inhibited cell proliferation in a dose-dependent manner. Interestingly, KKU-100 which was less senstitive to classical chemotheraoeutic 5-FU was highly was sensitive to HDAC inhibitors. Simultaneous combination of subtoxic doses of HDAC inhibitors and 5-FU signiicantly inhibited cell proliferation in CCA cell lines compared to single sgent treatment($P{\leq}0.01$), while sequentially combined treatments were less effective. The present study showed inhibitory effects of HDACIs on cell proliferation in CCA cell lines, with synergistic antitumor potential demonstrated by simultaneous combination of VPA or SAHA with 5-FU, suggesting a novel alternative therapeutic strategy in effective treatment of CCA.
Koh, Han Seok;Lee, Changjin;Lee, Kwang Soo;Park, Eun Jung;Seong, Rho H.;Hong, Seokmann;Jeon, Sung Ho
Molecules and Cells
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v.28
no.6
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pp.553-558
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2009
In the periphery, a galectin-1 receptor, CD7, plays crucial roles in galectin-1-mediated apoptosis of activated T-cells as well as progression of T-lymphoma. Previously, we demonstrated that $NF-{\kappa}B$ downregulated CD7 gene expression through the p38 MAPK pathway in developing immature thymocytes. However, its regulatory pathway is not well understood in functional mature T-cells. Here, we show that CD7 expression was downregulated by Twist2 in Jurkat cells, a human acute T-cell lymphoma cell line, and in EL4 cells, a mature murine T-cell lymphoma cell line. Furthermore, ectopic expression of Twist2 in Jurkat cells reduced galectin-1-induced apoptosis. While full-length Twist2 decreased CD7 promoter activity, a C-terminal deletion form of Twist2 reversed its inhibition, suggesting an important role of the C-terminus in CD7 regulation. In addition, CD7 expression was enhanced by histone deacetylase inhibitors such as trichostatin A and sodium butyrate, which indicates that Twist2 might be one of candidate factors involved in histone deacetylation. Based on these results, we conclude that upregulation of Twist2 increases the resistance to galectin-1-mediated-apoptosis, which may have significant implications for the progression of some T-cells into tumors such as Sezary cells.
Komariah, Komariah;Manalu, Wasmen;Kiranadi, Bambang;Winarto, Adi;Handharyani, Ekowati;Roeslan, M. Orliando
Toxicological Research
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v.34
no.2
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pp.173-182
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2018
Valproic acid (VPA) plays a role in histone modifications that eventually inhibit the activity of histone deacetylase (HDAC), and will affect the expressions of genes Pdx1, Nkx6.1, and Ngn3 during pancreatic organogenesis. This experiment was designed to study the effect of VPA exposure in pregnant rats on the activity of HDAC that controls the expression of genes regulating the development of beta cells in the pancreas to synthesize and secrete insulin. This study used 30 pregnant Sprague-Dawley rats, divided into 4 groups, as follows: (1) a control group of pregnant rats without VPA administration, (2) pregnant rats administered with 250 mg VPA on day 10 of pregnancy, (3) pregnant rats administered with 250 mg VPA on day 13 of pregnancy, and (4) pregnant rats administered with 250 mg VPA on day 16 of pregnancy. Eighty-four newborn rats born to control rats and rats administered with VPA on days 10, 13, and 16 of pregnancy were used to measure serum glucose, insulin, DNA, RNA, and ratio of RNA/DNA concentrations in the pancreas and to observe the microscopical condition of the pancreas at the ages of 4 to 32 weeks postpartum with 4-week intervals. The results showed that at the age of 32 weeks, the offspring of pregnant rats administered with 250 mg VPA on days 10, 13, and 16 of pregnancy had higher serum glucose concentrations and lower serum insulin concentrations, followed by decreased concentrations of RNA, and the ratio of RNA/DNA in the pancreas. Microscopical observations showed that the pancreas of the rats born to pregnant rats administered with VPA during pregnancy had low immunoreaction to insulin. The exposure of pregnant rats to VPA during pregnancy disturbs organogenesis of the pancreas of the embryos that eventually disturb the insulin production in the beta cells indicated by the decreased insulin secretion during postnatal life.
$N^1$-(2, 5-dimethoxyphenyl)-$N^8$-hydroxyoctanediamide (N25) is a novel SAHA cap derivative of HDACi, with a patent (No. CN 103159646). This invention is a hydroxamic acid compound with a structural formula of $RNHCO(CH_2)6CONHOH$ (wherein R=2, 5dimethoxyaniline), a pharmaceutically acceptable salt which is soluble. In the present study, we investigated the effects of N25 with regard to drug distribution and molecular docking, and anti-proliferation, apoptosis, cell cycling, and $LD_{50}$. First, we designed a molecular approach for modeling selected SAHA derivatives based on available structural information regarding human HDAC8 in complex with SAHA (PDB code 1T69). N25 was found to be stabilized by direct interaction with the HDAC8. Anti-proliferative activity was observed in human glioma U251, U87, T98G cells and human lung cancer H460, A549, H1299 cells at moderate concentrations ($0.5-30{\mu}M$). Compared with SAHA, N25 displayed an increased antitumor activity in U251 and H460 cells. We further analyzed cell death mechanisms activated by N25 in U251 and H460 cells. N25 significantly increased acetylation of Histone 3 and inhibited HDAC4. On RT-PCR analysis, N25 increased the mRNA levels of p21, however, decreased the levels of p53. These resulted in promotion of apoptosis, inducing G0/G1 arrest in U251 cells and G2/M arrest in H460 cells in a time-dependent and dose-dependent manner. In addition, N25 was able to distribute to brain tissue through the blood-brain barrier of mice ($LD_{50}$: 240.840mg/kg). In conclusion, our findings demonstrate that N25 will provide an invaluable tool to investigate the molecular mechanism with potential chemotherapeutic value in several malignancies, especially human glioma.
Evidence for immunoregulatory roles of prostaglandins (PGs) is accumulating. Since our observation of PG production by human follicular dendritic cells (FDCs), we investigated the regulatory mechanism of PG production in FDC and attempted to understand the functions of released PGs in the responses of adjacent lymphocytes. Here, using FDC-like cells, HK cells, we analyzed protein expression alterations in cyclooxygenase-2 (COX-2) in the presence of IL-4 or histone deacetylase (HDAC) inhibitors. Both IL-4 and HDAC inhibitors suppressed COX-2 expression in dose-dependent manners. Their effect was specific to COX-2 and did not reach to COX-1 expression. Interestingly, HDAC inhibitors gave rise to an opposing effect on COX-2 expression in peripheral blood monocytes. Our results suggest that IL-4 may regulate COX-2 expression in FDCs by affecting chromatin remodeling and provide insight into the role of cellular interactions between T cells and FDC during the GC reaction. Given the growing interests in wide-spectrum HDAC inhibitors, the differential results on COX-2 expression in HK cells and monocytes raise cautions on their clinical use.
Cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) is the most abundant CYPs in human liver, comprising approximately $30\%$ of the total liver CYPs contents and is involved in the metabolism of more than $60\%$ of currently used therapeutic drugs. However, the molecular mechanisms underly-ing regulation of CYP3A4 gene expression have not been understood. Thus, this study has been carried out to gain the insight of the molecular mechanism of CYP3A4 gene expression, investigating if the histone deacetylation is involved in the regulation of CYP3A4 gene expression by proximal promoter. Also SXR was investigated to see if they were involved in the regulation of CYP3A4 proximal promoter activity. Hepa-1 cells were transfected with a plasmid containing ${\~}1kb$ of the human CYP3A4 proximal promoter region (863 to +64 bp) cloned in front of a reporter gene, luciferase, in the presence or absence of SXR. Transfected cells were treated with CYP3A4 inducers such as rifampicin, PCN and RU 486, in order to examine the regulation of CYP3A4 gene expression in the presence or absence of trichostatin A (TSA). In Hepa-1 cells, CYP3A4 inducers increased modestly the luciferase activity when TSA was co-treated, but this increment was not enhanced by SXR cotransfection. Taken together, these results indicated that the inhibition of histone deacetylation was required to SXR-mediated increase in CYP3A4 proximal promoter region when rifampicin, or PCN was treated. Further a trans-activation by SXR may demand other species-specific transcription factors.
Pnc1 converts nicotinamide to nicotinic acid to generate NAD+ through the Preiss-Handler pathway that is one of the NAD+-salvage pathway. By reducing levels of nicotinamide, an inhibitor of the NAD+-dependent histone deacetylase Sir2, yeast Pnc1 contributes gene silencing. In this study, to understand the structural features and molecular mechanism of nicotinamidase Pnc1, we overexpressed, purified, and crystallized the N-terminally His6-tagged Pnc1 protein from Kluyveromyces lactis and obtained X-ray diffraction data at a resolution of 2.2 Å. The crystals of the K. lactis Pnc1 (KlPnc1) belonged to space group P212121 with unit cell parameters a=38.5, b=77.3, c=83.3, and α=β=γ= 90°. There is one molecule in the asymmetric unit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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