• BMB Reports
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• 제56권2호
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• pp.84-89
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• 2023

The implications of nutrient starvation due to aging on the degeneration of the retinal pigment epithelium (RPE) is yet to be fully explored. We examined the involvement of AMPK activation in mitochondrial homeostasis and its relationship with the maintenance of a healthy mitochondrial population and epithelial characteristics of RPE cells under nutrient starvation. Nutrient starvation induced mitochondrial senescence, which led to the accumulation of reactive oxygen species (ROS) in RPE cells. As nutrient starvation persisted, RPE cells underwent pathological epithelial-mesenchymal transition (EMT) via the upregulation of TWIST1, a transcription regulator which is activated by ROS-induced NF-κB signaling. Enhanced activation of AMPK with metformin decelerated mitochondrial senescence and EMT progression through mitochondrial biogenesis, primed by activation of PGC1-α. Thus, by facilitating mitochondrial biogenesis, AMPK protects RPE cells from the loss of epithelial integrity due to the accumulation of ROS in senescent mitochondria under nutrient starvation.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제27권3호
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• pp.231-240
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• 2023

Fabry disease is a lysosomal storage disorder characterized by the lysosomal accumulations of glycosphingolipids in a variety of cytotypes, which include endothelial cells. The disease is inherited and originates from an error in glycosphingolipid catabolism caused by insufficient α-galactosidase A activity, which causes uncontrolled progressive storage of intracellular globotriaosylceramide (Gb3) in the vasculature and extracellular accumulation of lyso-Gb3 (a deacetylated soluble form of Gb3). Necrosis can lead to inflammation, which exacerbates necrosis and creates a positive feedback loop that triggers necroinflammation. However, the role played by necroptosis, a form of programmed necrotic cell death, in the cell-to-cell inflammatory reaction between epithelial and endothelial cells is unclear. Thus, the present study was undertaken to determine whether lyso-Gb3 induces necroptosis and whether necroptosis inhibition protects endothelial dysfunction against lyso-Gb3 inflamed retinal pigment epithelial cells. We found lyso-Gb3 induced necroptosis of a retinal pigment epithelial cell line (ARPE-19) in an autophagy-dependent manner and that conditioned media (CM) from ARPE-19 cells treated with lyso-Gb3 induced the necroptosis, inflammation, and senescence of human umbilical vein endothelial cells. In addition, a pharmacological study showed CM from lyso-Gb3 treated ARPE-19 cells induced endothelial necroptosis, inflammation, and senescence were significantly inhibited by an autophagy inhibitor (3-MA) and by two necroptosis inhibitors (necrostatin and GSK-872), respectively. These results demonstrate lyso-Gb3 induces necroptosis via autophagy and suggest that lyso-Gb3 inflamed retinal pigment epithelial cells trigger endothelial dysfunction via the autophagy-dependent necroptosis pathway. This study suggests the involvement of a novel autophagy-dependent necroptosis pathway in the regulation of endothelial dysfunction in Fabry disease.

• 한국동물학회지
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• 제29권4호
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• pp.261-271
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• 1986

무당개구리(Bombina orientalis Boulenger)背皮의 청록색 발현에 관여하는 黃色素細胞(xanthophore)의 분화과정을 광학 및 전자 현미경으로 관찰하였다. 성체의 개구리에서 관찰되는 황색소세포는 pterinosome과 carotenoid vesicle등 2가지 색소과립을 함유하고 있으며, 진피의 다른 색소세포들과 複合體를 이루어 기저막을 따라 길게 세포질의 돌기를 뻗고 있었다. 최초의 황생소세포는 幼生期의 섭식시기를 전후하여 진피층에 나타나는 rER이 풍부한 세포와 Golgi complex가 풍부한 세포로부터 發生, 分化하며 변태의 각 단계를 거치면서 점진적으로 색소과립의 형성이 이루어진다. 변태가 완료되는 시기를 전후하여 pterinosnme의 급격한 증가현상이, 그리고 동면기 이후에는 carotenoid vesicle의 증가 현상이 관찰되는데, 이들 색소과립은 분화의 정도에 따라 여러 가지 구조를 나타내었다.

• 생명과학회지
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• 제30권5호
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• pp.468-475
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• 2020

본 연구에서는 홍국색소의 항산화 활성 및 조골세포의 분화에 미치는 영향을 검토하였다. 홍국색소의 항산화 활성은 DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능 및 SOD 유사 활성을 측정하여 평가하였다. 홍국색소의 DPPH radical 및 ABTS radical 소거 활성은 농도 의존적으로 증가하였으며, 특히 1,000 ㎍/ml 농도에서 각각 94% 및 99%의 최대 활성을 나타내었다. 또한 SOD 유사 활성을 검토한 결과에서, 홍국색소 1,000 ㎍/ml 농도에서 62%의 최대 활성을 나타내었다. 우선 홍국색소 1~1,000 ㎍/ml의 농도에서 세포독성을 검토하기 위해 MTT assay를 실시한 결과, 1~100 ㎍/ml 농도의 범위에서 세포 독성은 나타나지 않았다. ALP 활성은 1~100 ㎍/ml 농도에서 농도의 존적으로 증가하였으며, 100 ㎍/ml의 농도에서 최대 124%의 활성을 나타내었다. 또한, 석회화 형성능 시험에서도 대조군 대비 모든 농도에서 유의적으로 증가하는 경향이 나타났으며, 100 ㎍/ml의 농도에서 대조군 대비 1.5배의 석회화 형성 결과가 나타났다. 이러한 결과를 통해 홍국색소는 항산화 활성이 우수하며, 조골세포 분화에 긍정적인 영향을 줌으로써 골다공증 예방 소재로서의 개발 가능성을 가진 부가가치가 높은 천연물 소재로 활용 가능할 것으로 생각된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권3호
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• pp.442-449
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• 2004

Improving the light utilization efficiency of photosynthetic cells in photobioreactors (PBRs) is a major topic in algal biotechnology. Accordingly, in the current study we investigated the effect and suitability of photosynthetic pigment reduction for improving light utilization efficiency. The light-harvesting complex II (LH-II) genes of Rhodobacter sphaeroides were removed to construct a mutant strain with less pigment content. The mutant strain exhibited a slower growth rate than the wild-type under a low light intensity, while the mutant grew faster under a high light intensity. In addition, the specific absorption coefficient was lower in the mutant due to its reduced pigment content, thus it seemed that light penetrated deeper into its culture broth. However, the distance (light penetration depth) from the surface of the PBR to the compensation point did not increase, due to an increase in the compensation irradiance of the mutant strain. Experimental data showed that a reduced photosynthetic pigment content, which lessened the photoinhibition under high-intensity light, helped the volumetric productivity of photosynthetic microorganisms.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제27권5호
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• pp.449-456
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• 2023

N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors are ionic glutamine receptors involved in brain development and functions such as learning and memory formation. NMDA receptor inhibition is associated with autophagy activation. In this study, we investigated whether the NMDA receptor antagonists, memantine and ifenprodil, induce autophagy in human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19) to remove N-retinylidene-N-retinylethanolamine (A2E), an intracellular lipofuscin component. Fluorometric analysis using labeled A2E (A2E-BDP) and confocal microscopic examination revealed that low concentrations of NMDA receptor antagonists, which did not induce cytotoxicity, significantly reduced A2E accumulation in ARPE-19 cells. In addition, memantine and ifenprodil activated autophagy in ARPE-19 cells as measured by microtubule-associated protein 1A/1B-light chain3-II formation and phosphorylated p62 protein levels. Further, to understand the correlation between memantine- and ifenprodil-mediated A2E degradation and autophagy, autophagy-related 5 (ATG5) was depleted using RNA interference. Memantine and ifenprodil failed to degrade A2E in ARPE-19 cells lacking ATG5. Taken together, our study indicates that the NMDA receptor antagonists, memantine and ifenprodil, can remove A2E accumulated in cells via autophagy activation in ARPE-19 cells.

• 한국어류학회지
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• 제21권3호
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• pp.208-213
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• 2009

긴몰개 Squalidus gracilis majimae 백색증 개체가 자연에서 발견되어 조직학적 분석을 통해 정상개체와의 차이를 비교하였다. 백색증 개체는 정상 개체에 비해 체색의 발현이 이루어지지 않았다. 등, 체측, 배, 미병부 상부, 미병부 하부, 등 뒷지느러미 및 안구조직에 대한 조직형태에서는 정상과 백색증 개체간 차이가 없었으나 멜라닌 색소의 분포 및 발현량에서 차이를 보였다. 정상 개체의 경우, 멜라닌 색소는 배쪽을 제외한 모든 부위에서 잘 발달한 모습을 볼 수 있었다. 그러나 백색증 개체의 경우, 멜라닌 색소는 눈과 몸통의 위쪽부위에서 매우 희미하게 관찰되었고, 아래쪽 부위(배, 미병부 하부, 뒷지느러미)에서는 전혀 발견되지 않았다. 이러한 멜라닌 색소의 분포는 빛과 연관이 있을 것으로 추측되었다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제30권3호
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• pp.291-297
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• 2022

Dry age-related macular degeneration (AMD) is a type of progressive blindness that is primarily due to dysfunction and the loss of retinal pigment epithelium (RPE). The accumulation of N-retinylidene-N-retinylethanolamine (A2E), a by-product of the visual cycle, causes RPE and photoreceptor degeneration that impairs vision. Genes associated with dry AMD have been identified using a blue light model of A2E accumulation in the retinal pigment epithelium and transcriptomic studies of retinal tissue from patients with AMD. However, dry macular degeneration progresses slowly, and current approaches cannot reveal changes in gene transcription according to stages of AMD progression. Thus, they are limited in terms of identifying genes responsible for pathogenesis. Here, we created a model of long-term exposure to identify temporally-dependent changes in gene expression induced in human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19) exposed to blue light and a non-cytotoxic dose of A2E for 120 days. We identified stage-specific genes at 40, 100, and 120 days, respectively. The expression of genes corresponding to epithelial-mesenchymal transition (EMT) during the early stage, glycolysis and angiogenesis during the middle stage, and apoptosis and inflammation pathways during the late stage was significantly altered by A2E and blue light. Changes in the expression of genes at the late stages of the EMT were similar to those found in human eyes with late-stage AMD. Our results provide further insight into the pathogenesis of dry AMD induced by blue light and a novel model in vitro with which relevant genes can be identified in the future.

• 생명과학회지
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• 제18권9호
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• pp.1219-1224
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• 2008

Neural crest는 신경계의 발생과정에서 생긴 특정화된 외배엽으로서 말초신경계(peripheral nervous system)의 모든 sensory cells과 fibers, 자율신경계의 대부분의 peripheral cells, unipolar spinal ganglion cell, cranial sensory ganglia, peripheral nerve의 neurolemmal sheath cells, ganglia의 capsule cells, sympathetic ganglia, chromaffin cells, pigment cell 등이 분화한다. Fish의 경우는 melanin을 가지고 있는 melanophores, yellow pigment를 가지고 있는 xanthopores, reflecting platelets를 가지고 있는 iridophores등 3가지의 pigment-producing cell을 가지고 있다. 다양한 pigement들의 deposition, distribution에 의해 Fish와 amphibian에서 볼 수 있는 수많은 color와 pattern이 만들어지게 된다. Embryonic neural crest가 patterning을 연구하기에 아주 좋은 모델임에도 불구하고, choromatophores의 cell-signaling mechanism에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 melanosomes의 melanocyt로의 이동기작과 이들의 dentiritic processe를 밝히기 밝히기 위해 phosphorylaion assay와 투과형 전자 현미경(transmission electron microscope)등을 이용한 다양한 실험들을 토대로, Lithium에 의해 유도되는 morphological alteration에 IP cell signaling pathway에 의해 조절되는 단백질의 하나인 55-kDa단백질의 인산화가 중요한 역할을 함을 밝혔다.

• 한국동물학회지
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• 제24권3호
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• pp.133-144
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• 1981

도룡뇽 배부피부의 색소세포를 전자현미경으로 관찰한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 표피의 색소세포는 종자층 사이에 있는 흑색소세포와 각질세포층에 산재해 있는 흑색 소보유세포로 구성되었으며 표피내 이들 세포의 특징은 다음과 같다. A. 흑색소세포의 핵은 원형 또는 타원형이며, 부분적으로 크고 작은 핵막함요를 나타내었다. B. Rough-surfaced endoplasmic reticulum과 Golgi체가 특히 흑색소세포의 핵 아래부분의 세포질에 잘 발달되었으며, ribosome은 특히 핵 주변부와 인접하여 산재해 있었다. C. 흑색소세포의 흑색소과립은 전자밀도가 높고 낮은 원형 또는 타원형으로 나타났다. D. 흑색소보유세포의 핵은 일부분의 핵막이 깊게 함입하였으며, 흑색소과립이 세포질에 채워져 있으므로 다른 세포소기관은 구별되지 않았다. 2. 진피는 기저막 바로 밑의 대황세포와 흑색소보유세포로 구성되었으며, 전피내 이들 세포의 특징은 다음과 같다. A. 대황세포는 크기가 다른 원형 또는 타원형의 소낭을 가지고 있으며, 그 소낭은 6가지의 형으로 구분되었다. (제 1형 prerinosome, 제 2형 pterinosome, 제 3형, pterinosome, 제 4 형 pterinosome, 제 5 형 pterinosome, 제 6 형 pterinosome). B. 진피의 흑색소보유세포의 핵은 긴 타원형이며, 핵막의 일부분이 깊게 함입되었다. C. 같은 전자밀도의 흑색소과립이 흑색소보유세포의 전 세포질에 채워져 있으며, 다른 세포소기관은 관찰되지 않았다. D. 흑색소보유세포의 돌기는 대황세포와 평행하여 뻗어 있었으며, 그 돌기속에는 흑색소과립이 채워져 있었다.