Leptin is the adipocyte-specific product of the obese gene and plays a major role in food intake and energy metabolism. Leptin research was mainly focused on mammalian species, but understanding of leptin and its function in poultry is very poor. In this study, the duck leptin gene was amplified using the reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) from duck liver RNA. The cDNA fragment was inserted into the pET-28a expression vector, and the resulting plasmid was expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). Experimental mice were given an intraperitoneal injection of 10 mg/kg leptin dissolved in phosphate buffered saline (PBS), while the control mice were injected with PBS. The effect of leptin on food intake, body weight and fatty deposition in mice was detected. Sequence analysis revealed that duck leptin had a length of 438 nucleotides which encoded a peptide with 146 amino acid residues. The sequence shares highly homology to other animals. The coding sequence of duck leptin was 84 and 86% identical to human and pig leptin nucleotides sequence. Highest identity was with the rat coding sequence (95%). The identity of the amino acid sequence was 84, 82 and 96% respectively compared to that of the human, pig and rat. Results of SDS-PAGE analysis indicated that a fusion protein was specifically expressed in E. coli BL21 (DE3). The purified product was found to be biologically active during tests. Continuous administration of recombinant duck leptin inhibited food intake. Despite the decrease of food intake, leptin significantly induced body weight and fatty deposition. These changes were accompanied by a significant down-secretion of plasma glucose, cholesterol, triglyceride and insulin levels in mice. The observations provide evidence for an inhibitory effect of leptin in the regulation of food intake and for a potential role of duck leptin in the regulation of lipogenesis.
Alfadda, Assim A.;Masood, Afshan;Al-Naami, Mohammed Y.;Chaurand, Pierre;Benabdelkamel, Hicham
Molecules and Cells
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제40권9호
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pp.685-695
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2017
Obesity and the metabolic disorders that constitute metabolic syndrome are a primary cause of morbidity and mortality in the world. Nonetheless, the changes in the proteins and the underlying molecular pathways involved in the relevant pathogenesis are poorly understood. In this study a proteomic analysis of the visceral adipose tissue isolated from metabolically healthy and unhealthy obese patients was used to identify presence of altered pathway(s) leading to metabolic dysfunction. Samples were obtained from 18 obese patients undergoing bariatric surgery and were subdivided into two groups based on the presence or absence of comorbidities as defined by the International Diabetes Federation. Two dimensional difference in-gel electrophoresis coupled with matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry was carried out. A total of 28 proteins were identified with a statistically significant difference in abundance and a 1.5-fold change (ANOVA, $p{\leq}0.05$) between the groups. 11 proteins showed increased abundance while 17 proteins were decreased in the metabolically unhealthy obese compared to the healthy obese. The differentially expressed proteins belonged broadly to three functional categories: (i) protein and lipid metabolism (ii) cytoskeleton and (iii) regulation of other metabolic processes. Network analysis by Ingenuity pathway analysis identified the $NF{\kappa}B$, IRK/MAPK and PKC as the nodes with the highest connections within the connectivity map. The top network pathway identified in our protein data set related to cellular movement, hematological system development and function, and immune cell trafficking. The VAT proteome between the two groups differed substantially between the groups which could potentially be the reason for metabolic dysfunction.
Cytochrome P4501A2 (CYP1A2) is a member of the cytochrome P450 family of isozymes involved in the phase I drug metabolism of vertebrates. CYP1A2 is responsible for the activation of a number of aromatic amines to mutagenic and carcinogenic forms. Thus, the level of CYP1A2, which varies among different populations, may determine an individual's susceptibility to these chemicals. We have previously reported on the importance of a cis element named PRB (protected region B) in the regulation of human Cytochrome P4501A2 (CYP1A2) gene, which appeared to act as a positive regulatory element. Closer examination of the PRB sequence (-2218 to -2187 bp) revealed a putative AP-1 binding site, TGACTAA, at -2212 bp (Chung and Bresnick, 1997). To elucidate the role of AP-1 in CYP1A2 regulation, we transiently overexpressed c-Jun and c-Fos transcription factors in human hepatoma HepG2 cells, and examined their influence on the CYP1A2 promoter activity by reporter gene assays. Cotransfection of the c-Jun and the c-Fos expression vectors increased the induced transactivation by five to six fold from the CYP1A2 promoter constructs. However, deletion of the PRB element did not affect the degree of activation by the c-Jun and the c-Fos. Therefore, it is unlikely that the c-Jun and the c-Fos activate the CYP1A2 promoter through this AP-1 consensus-like sequence in the PRB region.
Nesfatin-1/NUCB2 is known to take part in the control of the appetite and energy metabolism. Recently, many reports have shown nesfatin-1/NUCB2 expression and function in various organs. We previously demonstrated that nesfatin-1/NUCB2 expression level is higher in the pituitary gland compared to other organs and its expression is regulated by $17{\beta}-estradiol$ and progesterone secreted from the ovary. However, currently no data exist on the expression of nesfatin-1/NUCB2 and its regulation mechanism in the pituitary of male mouse. Therefore, we examined whether nesfatin-1/NUCB2 is expressed in the male mouse pituitary and if its expression is regulated by testosterone. As a result of PCR and western blotting, we found that a large amount of nesfatin-1/NUCB2 was expressed in the pituitary and hypothalamus. The NUCB2 mRNA expression level in the pituitary was decreased after castration, but not in the hypothalamus. In addition, its mRNA expression level in the pituitary was increased after testosterone treatment in the castrated mice, whereas, the expression level in the hypothalamus was significantly decreased after the treatment with testosterone. The in vitro experiment to elucidate the direct effect of testosterone on NUCB2 mRNA expression showed that NUCB2 mRNA expression was significantly decreased with testosterone in cultured hypothalamus tissue, but increased with testosterone in cultured pituitary gland. The present study demonstrated that nesfatin-1/NUCB2 was highly expressed in the male mouse pituitary and was regulated by testosterone. This data suggests that reproductive-endocrine regulation through hypothalamus-pituitary-testis axis may contribute to NUCB2 mRNA expression in the mouse hypothalamus and pituitary gland.
Titanium and its alloys have been widely used for biomedical applications. However, the use of the Ti-6Al-4V alloy in biomaterial is then a subject of controversy because aluminum ions and vanadium oxide have potential detrimental influence on the human body due to vanadium and aluminum. Hence, recent works showed that the synthesis of new Ti-based alloys for implant application involves more biocompatible metallic alloying element,such as, Nb, Hf, Zr and Mo. In particular, Nb and Hf are one of the most effective Ti ${\beta}$-stabilizer and reducing the elastic modulus. Plasma electrolyte oxidation (PEO) is known as excellent method in the biocompatibility of biomaterial due to quickly coating time and controlled coating condition. The anodized oxide layer and diameter modulation of Ti alloys can be obtained function of improvement of cell adhesion. Silicon (Si) and magnesium (Mg) has a beneficial effect on bone. Si in particular has been found to be essential for normal bone and cartilage growth and development. In vitro studies have shown that Mg plays very important roles in essential for normal growth and metabolism of skeletal tissue in vertebrates and can be detected as minor constituents in teeth and bone. Therefore, in this study, Si and Mg coatings on the hydroxyapatite film formed Ti-29Nb-xHf alloys by plasma electrolyte oxidation has been investigated using several experimental techniques. Ti-29Nb-xHf (x= 0, 3, 7 and 15wt%, mass fraction) alloys were prepared Ti-29Nb-xHf alloys of containing Hf up from 0 wt% to 15 wt% were melted by using a vacuum furnace. Ti-29Nb-xHf alloys were homogenized for 2 hr at $1050^{\circ}C$. The electrolyte was Si and Mg ions containing calcium acetate monohydrate + calcium glycerophosphate at room temperature. The microstructure, phase and composition of Si and Mg coated oxide surface of Ti-29Nb-xHf alloys were examined by FE-SEM, EDS, and XRD.
에놀라아제는 대부분의 생명체에서 에너지 대사에 중추적인 기능을 하는 해당과정에 관여하는 효소이며, Escherichia coli에서 RNA 가공 및 분해에 중심적인 역할을 하는 RNase E와 PNPase, Helicase와 함께 RNA 분해 복합체를 형성한다고 알려져 있다. E. coli에서 에놀라아제의 mRNA는 RNase E의 동족체인 RNase G에 의해 잘려서 분해되어 조절 된다고 알려져있다. 산소가 없는 환경에서 과발현되는 것으로 알려진 에놀라아제의 발현에 있어서 RNase G의 역할을 알아보기 위하여, 연구를 수행한 결과, 미세호기성 조건에서는 에놀라아제와 RNase G의 발현양 사이에는 상관관계가 밝혀내었다. 이러한 연구결과는 미세호기성 조건에서는 RNase G 이외에 에놀라아제의 조절에 기여하는 다른 기작이 있을 수 있다는 것을 시사한다.
The human gastric pathogen Helicobacter pylori (Hp) has been considered a microaerophile. However, we recently reported that, when supplied with 10% $CO_2$, Hp growth is stimulated by an atmospheric level of $O_2$, suggesting that Hp is a capnophilic aerobe. In this study, we investigated the effects of aerobic $O_2$ tension on Hp cells by comparing gene expression profiles of cultures grown under microaerobic and aerobic conditions in the presence of 10% $CO_2$. The results showed that overall differences in gene expression in Hp cells grown under the two $O_2$ conditions were predominantly growth-phase-dependent. At 6 h, numerous genes were down-regulated under the aerobic condition, accounting for our previous observation that Hp growth was retarded under this condition. At 36 h, however, diverse groups of genes involved in energy metabolism, cellular processes, transport, and cell envelope synthesis were highly up- or down-regulated under the aerobic condition, indicating a progression of the cultures from the log phase to the stationary phase. The expression of several oxidative stress-associated genes including tagD, katA, and rocF was induced in response to aerobic $O_2$ level, whereas trxA, trxB, and ahpC remained unchanged. Altogether, these data demonstrate that aerobic $O_2$ tension is not detrimental to Hp cells but stimulates Hp growth, supporting our previous finding that Hp may be an aerobic bacterium that requires a high $CO_2$ level for its growth.
MspTL is the major surface protein of Treponema lecithinolyticum associated with periodontitis and endodontic infections. Our recent investigation revealed that MspTL induces proinflammatory cytokines and intercellular adhesion molecule 1 in THP-1 cells and periodontal ligament cells. In this study we conducted oligonucleotide microarray analysis to investigate the global transcriptional regulation in THP-1 cells stimulated with purified recombinant MspTL. MspTL upregulated the expression of 90 genes in THP-1 cells at least four fold, and the functions of these genes were categorized into adhesion, apoptosis/antiapoptosis, cell cycle/growth/differentiation, chemotaxis, cytoskeleton organization, immune response, molecular metabolism, proteolysis, signaling, and transcription. The majority of the modified genes are known to be NF-${\kappa}B$-responsive and interferon-stimulated genes (ISGs). The expression of 12 selected genes was confirmed by real-time RT-PCR. Because prostaglandin $E_2(PGE_2)$ is an important inflammatory mediator and Cox-2 was found to be induced by MspTL in the microarray analysis, we determined the level of $PGE_2$ in the culture supernatants of MspTL-treated cells and found that MspTL significantly increased $PGE_2$. Our results provide insight into the gene regulation of host cells in response to MspTL, and may contribute to the understanding of the molecular mechanism in periodontitis.
The microbial biosynthesis of fatty acid of lipid metabolism, which can be used as precursors for the production of fuels of chemicals from renewable carbon sources, has attracted significant attention in recent years. The regulation of fatty acid biosynthesis pathways has been mainly studied in a model prokaryote, Escherichia coli. During the recent period, global regulation of fatty acid metabolic pathways has been demonstrated in another model prokaryote, Bacillus subtilis, as well as in Streptococcus pneumonia. The goal of this study was to increase the production of long-chain fatty acids by developing recombinant E. coli strains that were improved by an elongation cycle of fatty acid synthesis (FAS). The fabB, fabG, fabZ, and fabI genes, all homologous of E. coli, were induced to improve the enzymatic activities for the purpose of overexpressing components of the elongation cycle in the FAS pathway through metabolic engineering. The ${\beta}$-oxoacyl-ACP synthase enzyme catalyzed the addition of acyl-ACP to malonyl-ACP to generate ${\beta}$-oxoacyl-ACP. The enzyme encoded by the fabG gene converted ${\beta}$-oxoacyl-ACP to ${\beta}$-hydroxyacyl-ACP, the fabZ catalyzed the dehydration of ${\beta}$-3-hydroxyacyl-ACP to trans-2-acyl-ACP, and the fabI gene converted trans-2-acyl-ACP to acyl-ACP for long-chain fatty acids. In vivo productivity of total lipids and fatty acids was analyzed to confirm the changes and effects of the inserted genes in E. coli. As a result, lipid was increased 2.16-fold higher and hexadecanoic acid was produced 2.77-fold higher in E. coli JES1030, one of the developed recombinants through this study, than those from the wild-type E. coli.
균 성장속도가 tylosin 생합성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 여러 성장속도로 배양한 균체내에서 oxaloacetate 대사에 관여하는 효소들의 활성을 살펴보았다. 그 결과, 비 tylosin 생합성 속도($q_{p}$ )는 성장속도 $0.013h^{-1}$까지는 성장속도와 함께 증가하지만, 더 높은 성장속도에선 감소됨을 알 수 있었다. Citrate synthase, aspartate aminotransferase와 PEP carboxylase의 활성 및 합성은 $0.013h^{-1}$ 보다 낮은 성장속도에선 매우 낮게 나타났으며, 반면 methylmaionyl-CoA carboxyltransferase의 활성 및 합성은 tylosin 생합성과 마찬가지로 높은 성장속도에선 감소되었다. 따라서 tylosin 생합성은 균 성장속도에 의해 조절됨을 명백히 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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