Matrix metalloproteinases (MMPs) have been known to affect to cell migration, proliferation, morphogenesis and apoptosis by degrading the extracellular matrix. In the previous studies, undifferentiated mouse embryonic stem cells (ESCs) were successfully proliferated inside the extracellular matrix (ECM) analog-conjugated three-dimensional (3D) poly ethylene glycol (PEG)-based hydrogel. However, there is no report about MMP secretion in ESCs, which makes it difficult to understand and explain how ESCs enlarge space and proliferate inside 3D PEG-based hydrogel constructed by crosslinkers containing MMP-specific cleavage peptide sequence. Therefore, we investigated what types of MMPs are released from undifferentiated ESCs and how extracellular signals derived from various niche conditions affect MMP expression of ESCs at the transcriptional level. Results showed that undifferentiated ESCs expressed specifically MMP2 and MMP3 mRNAs. Transcriptional up-regulation of MMP2 was caused by the 3D scaffold, and activation of integrin inside the 3D scaffold upregulated MMP2 mRNAs synergistically. Moreover, mouse embryonic fibroblasts (MEFs) on 2D matrix and 3D scaffold induced upregulation of MMP3 mRNAs, and activation of integrins through conjugation of extracellular matrix (ECM) analogs with 3D scaffold upregulated MMP3 mRNAs synergistically. These results suggest that successful proliferation of ESCs inside the 3D PEG-based hydrogel may be caused by increase of MMP2 and MMP3 expression resulting from 3D scaffold itself as well as activation of integrins inside the 3D PEG-based scaffold.
The ${\beta}2$ integrins on leukocytes play important roles in cell adhesion, migration and phagocytosis. One of the ${\beta}2$ integrins, ${\alpha}X{\beta}2$ (CD11c/CD18), is known to bind ligands such as fibrinogen, Thy-1 and iC3b, but its function is not well characterized. To understand its biological roles, we attempted to identify novel ligands. The functional moiety of ${\alpha}X{\beta}2$, the ${\alpha}X$ I-domain, was found to bind plasminogen, the zymogen of plasmin, with moderate affinity ($1.92{\times}10^{-6}M$) in the presence of $Mg^{2+}$ or $Mn^{2+}$. The ${\beta}D-{\alpha}5$ loop of the ${\alpha}X$ I-domain proved to be responsible for binding, and lysine residues ($Lys^{242}$, $Lys^{243}$) in the loop were the most important for recognizing plasminogen. An excess amount of the lysine analog, 6-aminohexanoic acid, inhibited ${\alpha}X$ I-domain binding to plasminogen, indicating that binding is lysine-dependent. The results of this study indicate that leukocytes regulate plasminogen activation, and consequently plasmin activities, through an interaction with ${\alpha}X{\beta}2$ integrin.
Lee Suk-Won;Rhyu In-Chul;Han Chong-Hyun;Lee Jai-Bong
The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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v.44
no.1
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pp.73-84
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2006
The importance of soft tissue response to implant abutments has become one of the major issues in current implant dentistry. To date, numerous studies have emphasized on maintaining connective tissue barriers in quantity, as well as in quality fir the long term success of dental implants. The cells mainly consisting the soft tissue around dental implants are fibroblasts and epithelial cells. The mechanism of the fibroblasts adhesions to certain substrata can be explained by the 'focal adhesion' theory. On the other hand, epithelial cells adhere tn the substratum via hemidesmosomes. The typical integrin-mediated adhesions of cells to certain matrix are called 'cell-matrix adhsions'. The focal adhesion complex of fibroblasts, in relation to the cell-matrix adhsions, consists of the extracellular matrix(ECM) such as fibronectin, the transmembrane proteins such as integrins, the intracellular cytoplasmic proteins such as vinculin, talin, and more, and the cytoskeletal structures such as filamentous actin and microtubules. The mechanosensory function of integrins and focal adhesion complexes are considered to play a major role in the cells adhesion, migration, proliferation, differentiation, division, and even apoptosis. The '3-D matrix adhesions' defined by Cukierman et al. makes a promising future for the verification of the actual process of the cell-matrix adhesions in vivo and can be applied to the field of implant dentistry in relation to obtaining strong soft tissue attachment to the implant abutments.
Periostin, a component of extracellular matrix (ECM) protein, is produced and secreted by the fibroblasts that are involved in chronic allergic inflammation diseases and various types of human cancers. Periostin protein is composed of multiple domains including four FAS1 domains which play important roles in cell adhesion and tumor metastasis by interacting with integrins. In spite of their important biological role, the structural information of periosin FAS1 domains was not revealed yet. Recently we systemically prepared various constructs of the FAS1 domains and tried to express them in E. coli. Of them, only single FAS1-II and -IV domains were highly soluble. Circular dichroism (CD) and nuclear magnetic resonance (NMR) studies revealed that the FAS1-IV domain might be suitable for three-dimensional structure determination using NMR spectroscopy.
Syndecan-4 cytoplasmic domain was tested to confirm the interactions with the bilayer membrane using $^{31}P$ solid-state NMR measurements. Syndecan-4 was known as a coreceptor with integrins in the cell adhesion. The syndecan-4 V region is not understood of its functional roles and tested its ability of the interaction with multilamellar vesicles. The $^{31}P$ powder pattern was dramatically changed and showed isotropic peak which imply the bilayer membrane changed its topology to the micelle-like structure. Especially, phosphatidylcholine membrane was affected this effect more than phosphatidylethanolamine membrane.
The interaction between fibronectin (FN) and its receptors controls cell attachment and migration, two crucial events during monocyte development and differentiation. To investigate the functional role of FN and its receptor, we have studied adhesion of monocyte to two different regions of FN (38- and 85-kDa domain), as well as the expression of the integrin during monocle differentiation. Anti-integrin Rl subunit antibody completely blocked the attachment of FN-coated latex beads to macrophage, but the effect of anti-integrin u4 antibody was much less significant. Rat monocyte expressed integrin $u4\beta1$ predominantly, while macrophage expressed $\alpha5\beta1$ as analyzed tv flow cvtometer and western blot. From these results, it can be suggested that these two integrins plan different roles during monocyte differentiation.
Monocyte adhesion involves specific cell surface receptors, integrins and results in cell differentiation. We have studied expression and regulation of integrin .${\alpha}_5{\beta}_1$ during differntiation of U937 as in vitro model. To determine expression of integrin ${\alpha}_5{\beta}_1$ during differentiation of U937 as in vitro model. To determine expression of integrin ${\alpha}_5{\beta}_1$ genes by RT-PCR (reverse transcription and polymerase chain reaction) method. We determined expression of integrin ${\alpha}_5{\beta}_1$ genes by RT-PCE (reverse transcription and polymerase chain reaction) method. We found that expression of integrin .alpha.5.betha.1 was greatly increased during PMA-induced differentiation of U937 cells and also found that PMA-induced expression of integrin ${\alpha}_5{\beta}_1$ was inhibited by colchicine, microtubule depoly merizing agent. These results indicate that microtubular integrity is associated with expression of integrin. ${\alpha}_5{\beta}_1$ during PMA-induced differentiation of U937 cells.
Kim, Hye-Eun;Kim, Do Hee;Chung, Sung-Hoon;Bae, Chong-Woo;Choi, Yong-Sung
Neonatal Medicine
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v.25
no.4
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pp.191-195
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2018
Leukocyte adhesion deficiency is a rare primary immunodeficiency and autosomal recessive disorder caused by a mutation in the gene encoding CD18, which is a constituent of leukocyte integrins. Clinical features usually begin with a delay in the separation of the umbilical cord in the neonatal period, and are characterized by marked leukocytosis with infection, delayed wound healing, and repeated bacterial and fungal infections. We experienced a case of leukocyte adhesion deficiency diagnosed in the neonatal period, in which a late preterm infant admitted to neonatal intensive care unit presented with a septic hip. Flow cytometry analysis of whole blood showed a decrease in the expression of CD11b/CD18. This is the first case of leukocyte adhesion deficiency with neonatal septic hip diagnosed in Korea.
The biomedical applications of chitosan have been widely researched. FN mediates its biological effects through binding to the hetero-dimeric transmembrane glycoproteins, integrins, which physically couple the cytoskeleton to the ECM. FN binds to the integrin through a consensus site including the Arg-Gly-Asp (RGD) sequence within tenth type III module (Ruoslahti & Pierschbacher 1987). A short sequence Pro-His-Ser-Arg-Asn (PHSRN) has also been identified as a synergistic motif within ninth type III module for binding to ${\alpha}$5${\beta}$1 integrin (Aota et al. 1994). (omitted)
Undeniably, endothelial cells (EC) contribute to the maintenance of the homeostasis of the organism through modulating cellular physiology, including signaling pathways, through the release of highly active molecules as well as the response to a myriad of extrinsic and intrinsic signaling factors. Review the data from the current literature on the EC role in norm and disease. Endothelium maintains a precise balance between the released molecules, where EC dysfunction arises when the endothelium actions shift toward vasoconstriction, the proinflammatory, prothrombic properties after the alteration of nitric oxide (NO) production and oxidative stress. The functions of the EC are regulated by the negative/positive feedback from the organism, through EC surface receptors, and the crosstalk between NO, adrenergic receptors, and oxidative stress. More than a hundred substances can interact with EC. The EC dysfunction is a hallmark in the emergence and progression of vascular-related pathologies. The paper concisely reviews recent advances in EC (patho) physiology. Grasping EC physiology is crucial to gauge their potential clinical utility and optimize the current therapies as well as to establish novel nanotherapeutic molecular targets include; endothelial receptors, cell adhesion molecules, integrins, signaling pathways, enzymes; peptidases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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