Dong Hyun Jo;Su Hyun Lee;Minsol Jeon;Chang Sik Cho;Da-Eun Kim;Hyunkyung Kim;Jeong Hun Kim
Molecules and Cells
/
제46권11호
/
pp.675-687
/
2023
Accumulation of pathogenic amyloid-β disrupts the tight junction of retinal pigment epithelium (RPE), one of its senescence-like structural alterations. In the clearance of amyloid-β, the autophagy-lysosome pathway plays the crucial role. In this context, mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibits the process of autophagy and lysosomal degradation, acting as a potential therapeutic target for age-associated disorders. However, efficacy of targeting mTOR to treat age-related macular degeneration remains largely elusive. Here, we validated the therapeutic efficacy of the mTOR inhibitors, Torin and PP242, in clearing amyloid-β by inducing the autophagy-lysosome pathway in a mouse model with pathogenic amyloid-β with tight junction disruption of RPE, which is evident in dry age-related macular degeneration. High concentration of amyloid-β oligomers induced autophagy-lysosome pathway impairment accompanied by the accumulation of p62 and decreased lysosomal activity in RPE cells. However, Torin and PP242 treatment restored the lysosomal activity via activation of LAMP2 and facilitated the clearance of amyloid-β in vitro and in vivo. Furthermore, clearance of amyloid-β by Torin and PP242 ameliorated the tight junction disruption of RPE in vivo. Overall, our findings suggest mTOR inhibition as a new therapeutic strategy for the restoration of tight junctions in age-related macular degeneration.
In yeast the key gluconeogenic enzyme, fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase), is selectively targeted from the cytosol to the lysosome (vacuole) for degradation when glucose starved cells are replenished with glucose. The pathway for glucose induced FBPase degradation is unknown. To identify the receptor-mediated degradation pathway of FBPase, we investigated the presence of the FBPase receptor on the vacuolar membrane by cell fractionation experiments and binding assay using vid mutant (vacuolar import and degradation), which is defective in the glucose-induced degradation of FBPase. FBPase sedimented in the pellets from vid24-1 mutant after centrifugation at $15,000{\times}g$ for 15 min, suggesting that FBPase is associated with subcellular structures. Cell fractionation experiments revealed that FBPase is preferentially associated with the vacuole, but not with other organelles in vid24-1. FBPase enriched fractions that cofractionated with the vacuole were sensitive to proteinase K digestion, indicating that FBPase is peripherally associated with the vacuole. We developed an assay for the binding of FBPase to the vacuole. The assay revealed that FBPase bound to the vacuole with a Kd of $2.3{\times}10^6M$. The binding was saturable and specific. These results suggest that a receptor for FBPase degradation exists on the vacuolar membrane. It implies the existence of the receptor-mediated degradation pathway of FBPase by the lysosome.
Autophagy, an evolutionarily conserved cellular degradation pathway of the lysosome, is associated with many physiological and pathological processes. The hallmark of autophagy is the formation of the autophagosome that engulfs and degrades cytosolic components via its fusion with the lysosome, in either a selective or a non-selective manner. Autophagy is tightly regulated by proteins encoded by autophagy-related (atg) genes. Among these proteins, ATG8/LC3 is essential for autophagosome biogenesis/maturation and it also functions as an adaptor protein for selective autophagy. In mammalian cells, several homologs of yeast Atg8 such as MAP1LC3, GABARAP, and GABARAPL 1/2 have been identified. However, the biological relevance of this gene diversity in higher eukaryotes, and their specific roles, are largely unknown. In this review, we describe the mammalian ATG8/LC3 family and discuss recent advancements in understanding their roles in the autophagic process.
Autophagy, which is a process of self eating, has gained interest in the past decade due to its both beneficial and controversial roles in various biological phenomena. The discovery of autophagy genes (ATG) in yeast has led to focused research designed to elucidate the mechanism and regulation of this process. The role of autophagy in a variety of biological phenomena, including human disease, is still the subject of debate. However, recent findings suggest that autophagy is a highly regulated process with both beneficial and negative effects. Indeed, studies conducted using various model organisms have demonstrated that increased autophagy leads to an extended lifespan. Despite these findings, it is still unknown if all pathways leading to extended lifespan converge at the process of autophagy or not. Here, an overview of modern developments related to the process of autophagy, its regulation and the molecular machinery involved is presented. In addition, this review focuses on one of the beneficial aspects of autophagy, its role in lifespan regulation.
Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) is a facultative intracellular pathogen that causes salmonellosis and mortality worldwide. S. Typhimurium infects macrophages and survives within phagosomes by avoiding the phagosome-lysosome fusion system. Phagosomes sequentially acquire different Rab GTPases during maturation and eventually fuse with acidic lysosomes. Lysophosphatidylcholine (LPC) is a bioactive lipid that is associated with the generation of chemoattractants and reactive oxygen species (ROS). In our previous study, LPC controlled the intracellular growth of Mycobacterium tuberculosis by promoting phagosome maturation. In this study, to verify whether LPC enhances phagosome maturation and regulates the intracellular growth of S. Typhimurium, macrophages were infected with S. Typhimurium. LPC decreased the intracellular bacterial burden, but it did not induce cytotoxicity in S. Typhimurium-infected cells. In addition, combined administration of LPC and antibiotic significantly reduced the bacterial burden in the spleen and the liver. The ratios of the colocalization of intracellular S. Typhimurium with phagosome maturation markers, such as early endosome antigen 1 (EEA1) and lysosome-associated membrane protein 1 (LAMP-1), were significantly increased in LPC-treated cells. The expression level of cleaved cathepsin D was rapidly increased in LPC-treated cells during S. Typhimurium infection. Treatment with LPC enhanced ROS production, but it did not affect nitric oxide production in S. Typhimurium-infected cells. LPC also rapidly triggered the phosphorylation of IκBα during S. Typhimurium infection. These results suggest that LPC can improve phagosome maturation via ROS-induced activation of NF-κB pathway and thus may be developed as a therapeutic agent to control S. Typhimurium growth.
Epidermal growth factor receptor (EGFR) is a member of the ErbB family (ErbB1-4) of receptor tyrosine kinases (RTKs). EGFR controls numerous physiological functions, including cell proliferation, migration, differentiation and survival. Importantly, aberrant signaling by EGFR has been linked to human cancers in which EGFR and its various ligands are frequently overexpressed or mutated. EGFR coordinates activation of multiple downstream factors and is subject of various regulatory processes as it mediates biology of the cell it resides in. Therefore, many studies have been devoted to understanding EGFR biology and targeting the protein for the goal of controlling tumor in clinical settings. Endocytic regulation of EGFR offers a promising area for targeting EGFR activity. Upon ligand binding, the activated receptor undergoes endocytosis and becomes degraded in lysosome, thereby terminating the signal. En route to lysosome, the receptor becomes engaged in activating various signaling pathways including PI-3K, MAPK and Src, and endocytosis may offer both spatial and temporal regulation of downstream target activation. Therefore, endocytosis is an important regulator of EGFR signaling, and increasing emphasis is being placed on endocytosis in terms of cancer treatment and understanding of the disease. In this review, EGFR signaling pathway and its intricate regulation by endocytosis will be discussed.
$I{\kappa}B$, a cytoplasmic inhibitor of nuclear factor-${\kappa}B$ ($NF-{\kappa}B$), is reportedly degraded via the proteasome. However, we recently found that long-term incubation with proteasome inhibitors (PIs) such as PS-341 or MG132 induces $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation via an alternative pathway, lysosome, which results in $NF-{\kappa}B$ activation and confers resistance to PI-induced lung cancer cell death. To enhance the anti-cancer efficacy of PIs, elucidation of the regulatory mechanism of PI-induced $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation is necessary. Here, we demonstrated that PI up-regulates nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2) via both de novo protein synthesis and Kelch-like ECH-associated protein 1 (KEAP1) degradation, which is responsible for $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation via macroautophagy activation. PIs increased the protein level of light chain 3B (LC3B, macroautophagy marker), but not lysosome-associated membrane protein 2a (Lamp2a, the receptor for chaperone-mediated autophagy) in NCI-H157 and A549 lung cancer cells. Pretreatment with macroautophagy inhibitor or knock-down of LC3B blocked PI-induced $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation. PIs up-regulated Nrf2 by increasing its transcription and mediating degradation of KEAP1 (cytoplasmic inhibitor of Nrf2). Overexpression of dominant-negative Nrf2, which lacks an N-terminal transactivating domain, or knock-down of Nrf2 suppressed PI-induced LC3B protein expression and subsequent $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation. Thus, blocking of the Nrf2 pathway enhanced PI-induced cell death. These findings suggest that Nrf2-driven induction of LC3B plays an essential role in PI-induced activation of the $I{\kappa}B$/$NF-{\kappa}B$ pathway, which attenuates the anti-tumor efficacy of PIs.
Autophagy is a major catabolic process that maintains cell metabolism by degrading damaged organelles and other dysfunctional proteins via the lysosome. Abnormal regulation of this process has been known to be involved in the progression of pathophysiological diseases, such as cancer and neurodegenerative disorders. Although the mechanisms for the regulation of autophagic pathways are relatively well known, the precise regulation of this pathway in the treatment of cancer remains largely unknown. It is still complicated whether the regulation of autophagy is beneficial in improving cancer. Many studies have demonstrated that autophagy plays a dual role in cancer by suppressing the growth of tumors or the progression of cancer development, which seems to be dependent on unknown characteristics of various cancer types. This review summarizes the key targets involved in autophagy and malignant transformation. In addition, the opposing tumor-suppressive and oncogenic roles of autophagy in cancer, as well as potential clinical therapeutics utilizing either regulators of autophagy or combinatorial therapeutics with anti-cancer drugs have been discussed.
Intracellular trafficking of transferrin-conjugated dimethyldioctadecyl-ammonium bromide liposome $(T_f-liposome)/DNA$ complexes in HeLa cells was studied using the double-labeled fluorescence technique and confocal microscopy. The size of the $T_f-liposome/DNA$ complex was about 367 nm in diameter and the zeta-potential of it at a 5:1 (w/w) ratio was almost neutral. The intracellular pathway of the $T_f-liposome/DNA$ complex, noted as green (FITC), red (rhodamine) or yellow (FITC + rhodamine) fluorescence, was elucidated from the plasma membrane to the endosome (or lysosome), and finally to the nucleus. The results of this study indicate that plasmid DNA enters into the nucleus not only as a free form but as an associated form complexed with $T_f-liposome$. More interestingly, the $T_f-liposome$ undergoes a nuclear location in the form of ordered structures. This could be a very useful piece of information in designing a safe and advanced gene delivery system.
Proteolysis in eukaryotic cells is mainly mediated by the ubiquitin (Ub)-proteasome system (UPS) and the autophagy-lysosome system (hereafter autophagy). The UPS is a selective proteolytic system in which substrates are recognized and tagged with ubiquitin for processive degradation by the proteasome. Autophagy is a bulk degradative system that uses lysosomal hydrolases to degrade proteins as well as various other cellular constituents. Since the inception of their discoveries, the UPS and autophagy were thought to be independent of each other in components, action mechanisms, and substrate selectivity. Recent studies suggest that cells operate a single proteolytic network comprising of the UPS and autophagy that share notable similarity in many aspects and functionally cooperate with each other to maintain proteostasis. In this review, we discuss the mechanisms underlying the crosstalk and interplay between the UPS and autophagy, with an emphasis on substrate selectivity and compensatory regulation under cellular stresses.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.