Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
/
2008.04a
/
pp.49-52
/
2008
Parkinson's disease is characterized by motor disturbances and dopaminergic neurodegeneration. parkin and PINK1, two most critical Parkinson's disease-associated genes, have been intensively studied to address the underlying molecular pathogenesis of the disease, but our understanding still remains unclear. Through generation and characterization of Drosophila mutants for PINK1, we show that PINK1 is required for mitochondrial integrity and function in both indirect flight muscles and dopaminergic neurons. Surprisingly, we find that PINK1 mutants share striking phenotypic similarities with parkin mutants. Indeed, transgenic expression of parkin dramatically ameliorates all PINK1 loss-of-function phenotypes, but not vice versa, implicating that Parkin acts downstream of PINK1 in maintaining mitochondrial integrity and function in both muscles and dopaminergic neurons. With the establishment of the PINK1-Parkin pathway, we are trying to further investigate the detailed molecular relationship between PINK1 and Parkin using both mammalian dopaminergic neuronal cells for biochemical analysis and Drosophila model animal for genetic analysis. We believe that elucidating the molecular function of Parkinson's disease-associated genes will be of big help for the ultimate understanding of the pathogenic mechanism of this disease and also for the development of effective drugs for Parkinson's disease.
Ni Wang;Junyan Yang;Ruijun Chen;Yunyun Liu;Shunjie Liu;Yining Pan;Qingfeng Lei;Yuzhou Wang;Lu He;Youqiang Song;Zhong Li
Journal of Ginseng Research
/
v.47
no.3
/
pp.448-457
/
2023
Background: Alzheimer's disease (AD) is a common form of dementia, and impaired mitophagy is a hallmark of AD. Mitophagy is mitochondrial-specific autophagy. Ginsenosides from Ginseng involve in autophagy in cancer. Ginsenoside Rg1 (Rg1 hereafter), a single compound of Ginseng, has neuroprotective effects on AD. However, few studies have reported whether Rg1 can ameliorate AD pathology by regulating mitophagy. Methods: Human SH-SY5Y cell and a 5XFAD mouse model were used to investigate the effects of Rg1. Rg1 (1µM) was added to β-amyloid oligomer (AβO)-induced or APPswe-overexpressed cell models for 24 hours. 5XFAD mouse models were intraperitoneally injected with Rg1 (10 mg/kg/d) for 30 days. Expression levels of mitophagy-related markers were analyzed by western blot and immunofluorescent staining. Cognitive function was assessed by Morris water maze. Mitophagic events were observed using transmission electron microscopy, western blot, and immunofluorescent staining from mouse hippocampus. The activation of the PINK1/Parkin pathway was examined using an immunoprecipitation assay. Results: Rg1 could restore mitophagy and ameliorate memory deficits in the AD cellular and/or mouse model through the PINK1-Parkin pathway. Moreover, Rg1 might induce microglial phagocytosis to reduce β-amyloid (Aβ) deposits in the hippocampus of AD mice. Conclusion: Our studies demonstrate the neuroprotective mechanism of ginsenoside Rg1 in AD models. Rg1 induces PINK-Parkin mediated mitophagy and ameliorates memory deficits in 5XFAD mouse models.
Lee, Seunghee;Lee, Sangguk;Lee, Seon-Jin;Chung, Su Wol
BMB Reports
/
v.55
no.7
/
pp.354-359
/
2022
MitoNEET, a mitochondrial outer membrane protein containing the Asn-Glu-Glu-Thr (NEET) sequence, controls the formation of intermitochondrial junctions and confers autophagy resistance. Moreover, mitoNEET as a mitochondrial substrate undergoes ubiquitination by activated Parkin during the initiation of mitophagy. Therefore, mitoNEET is linked to the regulation of autophagy and mitophagy. Mitophagy is the selective removal of the damaged or unnecessary mitochondria, which is crucial to sustaining mitochondrial quality control. In numerous human diseases, the accumulation of damaged mitochondria by impaired mitophagy has been observed. However, the therapeutic strategy targeting of mitoNEET as a mitophagy-enhancing mediator requires further research. Herein, we confirmed that mitophagy is indeed activated by mitoNEET inhibition. CCCP (carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), which leads to mitochondrial depolarization, induces mitochondrial dysfunction and superoxide production. This, in turn, contributes to the induction of mitophagy; mitoNEET protein levels were initially increased before an increase in LC3-II protein following CCCP treatment. Pharmacological inhibition of mitoNEET using mitoNEET Ligand-1 (NL-1) promoted accumulation of Pink1 and Parkin, which are mitophagy-associated proteins, and activation of mitochondria-lysosome crosstalk, in comparison to CCCP alone. Inhibition of mitoNEET using NL-1, or mitoNEET shRNA transfected into RAW264.7 cells, abrogated CCCP-induced ROS and mitochondrial cell death; additionally, it activated the expression of PGC-1α and SOD2, regulators of oxidative metabolism. In particular, the increase in PGC-1α, which is a major regulator of mitochondrial biogenesis, promotes mitochondrial quality control. These results indicated that mitoNEET is a potential therapeutic target in numerous human diseases to enhance mitophagy and protect cells by maintaining a network of healthy mitochondria.
PTEN-induced putative kinase 1 (PINK1) is a serine/threonine kinase that phosphorylates several substrates and exerts neuroprotective effects against stress-induced apoptotic cell death. Mutations in PINK1 have been linked to autosomal recessive forms of Parkinson's disease (PD). Mitophagy is a type of autophagy that selectively promotes mitochondrial turnover and prevents the accumulation of dysfunctional mitochondria to maintain cellular homeostasis. Toll-interacting protein (Tollip) was initially identified as a negative regulator of IL-1β receptor signaling, suppressing inflammatory TLR signaling cascades. Recently, Tollip has been reported to play a role in autophagy and is implicated in neurodegeneration. In this study, we determined whether Tollip was functionally linked to PINK1-mediated mitophagy. Our results demonstrated that Tollip promoted the mitochondrial processing of PINK1 and altered the localization of PINK1, predominantly to the cytosol. This action was attributed to increased binding of PINK1 to mitochondrial processing peptidase β (MPPβ) and the subsequent increase in MPPβ-mediated mitochondrial PINK1 cleavage. Furthermore, Tollip suppressed mitophagy following carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone-induced mitochondrial dysfunction. These findings suggest that Tollip inhibits mitophagy via the PINK1/parkin pathway upon mitochondrial damage, leading to the blockade of PINK1-mediated neuroprotection.
Colon cancer, the third most frequent occurred cancer, has high mortality and extremely poor prognosis. Ginsenoside, the active components of traditional Chinese herbal medicine Panax ginseng, exerts antitumor effect in various cancers, including colon cancer. However, the detailed molecular mechanism of Ginsenoside in the tumor suppression have not been fully elucidated. Here, we chose the representative ginsenoside Rg3 and reported for the first time that Rg3 induces mitophagy in human colon cancer cells, which is responsible for its anticancer effect. Rg3 treatment leads to mitochondria damage and the formation of mitophagosome; when autophagy is inhibited, the clearance of damaged mitochondria can be reversed. Next, our results showed that Rg3 treatment activates the PINK1-Parkin signaling pathway and recruits Parkin and ubiquitin proteins to mitochondria to induce mitophagy. GO analysis of Parkin targets showed that Parkin interacts with a large number of mitochondrial proteins and regulates the molecular function of mitochondria. The cellular energy metabolism enzyme GAPDH is validated as a novel substrate of Parkin, which is ubiquitinated by Parkin. Moreover, GAPDH participates in the Rg3-induced mitophagy and regulates the translocation of Parkin to mitochondria. Functionally, Rg3 exerts the inhibitory effect through regulating the nonglycolytic activity of GAPDH, which could be associated with the cellular oxidative stress. Thus, our results revealed GAPDH ubiquitination by Parkin as a crucial mechanism for mitophagy induction that contributes to the tumor-suppressive function of ginsenoside, which could be a novel treatment strategy for colon cancer.
Background: Red Ginseng has been used for many years to treat diseases. Ginsenoside Rg3 has documented therapeutic effects, including anticancer and anti-inflammatory activities. However, the anticancer effect of Rg3-enriched red ginseng extract (Rg3-RGE) and its underlying mechanisms have not been fully explored. We investigated whether Rg3-RGE plays an anti-tumor role in lung cancer cells. Methods: To examine the effect of Rg3-RGE on lung cancer cells, we performed cell viability assays, flow cytometry, western blotting analysis, and immunofluorescence to monitor specific markers. Results: Rg3-RGE significantly inhibited cell proliferation and induced mitochondria-dependent apoptosis. Furthermore, Rg3-RGE also increased expression of mitophagy-related proteins such as PINK1 and Parkin. In addition, treatment with Rg3-RGE and mitophagy inhibitors stimulated cell death by inducing mitochondria dysfunction. Conclusions: Rg3-RGE could be used as a therapeutic agent against lung cancer.
Parkinson's disease (PD) is one of the most common neurodegenerative diseases in the elderly population and is caused by the loss of dopaminergic neurons. PD has been predominantly attributed to mitochondrial dysfunction. The structural alteration of α-synuclein triggers toxic oligomer formation in the neurons, which greatly contributes to PD. In this article, we discuss the role of several familial PD-related proteins, such as α-synuclein, DJ-1, LRRK2, PINK1, and parkin in mitophagy, which entails a selective degradation of mitochondria via autophagy. Defective changes in mitochondrial dynamics and their biochemical and functional interaction induce the formation of toxic α-synuclein-containing protein aggregates in PD. In addition, these gene products play an essential role in ubiquitin proteasome system (UPS)-mediated proteolysis as well as mitophagy. Interestingly, a few deubiquitinating enzymes (DUBs) additionally modulate these two pathways negatively or positively. Based on these findings, we summarize the close relationship between several DUBs and the precise modulation of mitophagy. For example, the USP8, USP10, and USP15, among many DUBs are reported to specifically regulate the K48- or K63-linked de-ubiquitination reactions of several target proteins associated with the mitophagic process, in turn upregulating the mitophagy and protecting neuronal cells from α-synuclein-derived toxicity. In contrast, USP30 inhibits mitophagy by opposing parkin-mediated ubiquitination of target proteins. Furthermore, the association between these changes and PD pathogenesis will be discussed. Taken together, although the functional roles of several PD-related genes have yet to be fully understood, they are substantially associated with mitochondrial quality control as well as UPS. Therefore, a better understanding of their relationship provides valuable therapeutic clues for appropriate management strategies.
Parkinson's disease (PD) is a common neurodegenerative disorder characterized by selective and progressive loss of dopaminergic neurons. Genetic and environmental risk factors are associated with this disease. The genetic factors are composed of approximately 20 genes, such as SNCA, parkin, PTEN-induced kinase1 (pink1), leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2), ATP13A2, MAPT, VPS35, and DJ-1, whereas the environmental factors consist of oxidative stress-induced toxins such as 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine (MPTP), rotenone, and paraquat. The analyses of their functions and mechanisms have provided important insights into the disease process, which has demonstrated that these factors cause oxidative damage and mitochondrial dysfunction. The most invaluable studies have been performed using disease model organisms, such as mice, fruit flies, and worms. Among them, Drosophila melanogaster has emerged as an excellent model organism to study both environmental and genetic factors and provide insights to the pathways relevant for PD pathogenesis, facilitating development of therapeutic strategies. In this review, we have focused on the fly model organism to summarize recent progress, including pathogenesis, neuroprotective compounds, and newer approaches.
Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease, and 5-10% of the PD cases are genetically inherited as familial PD (FPD). LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2) was first reported in 2004 as a gene corresponding to PARK8, an autosomal gene whose dominant mutations cause familial PD. LRRK2 contains both active kinase and GTPase domains as well as protein-protein interaction motifs such as LRR (leucine-rich repeat) and WD40. Most pathogenic LRRK2 mutations are located in either the GTPase or kinase domain, implying important roles for the enzymatic activities in PD pathogenic mechanisms. In comparison to other PD causative genes such as parkin and PINK1, LRRK2 exhibits two important features. One is that LRRK2's mutations (especially the G2019S mutation) were observed in sporadic as well as familial PD patients. Another is that, among the various PD-causing genes, pathological characteristics observed in patients carrying LRRK2 mutations are the most similar to patients with sporadic PD. Because of these two observations, LRRK2 has been intensively investigated for its pathogenic mechanism (s) and as a target gene for PD therapeutics. In this review, the general biochemical and molecular features of LRRK2, the recent results of LRRK2 studies and LRRK2's therapeutic potential as a PD target gene will be discussed.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
/
2007.04a
/
pp.147-153
/
2007
Central to developing new treatment strategies for late onset sporadic Parkinson's disease (PD) and early onset familial PD is resolving the enigma of the specific vulnerability exhibited by substantia nigra dopamine (DA) neurons despite multiple risk factors. Neuropathological evidence from both human and experimental models of PD firmly supports a significant role for oxidative stress (OS) and mitochondrial dysfunction in the death of nigral DA neurons. Largely unknown are the genes underlying selective susceptibility of nigral DA neuron to OS and mitochondrial dysfunction and how they effect nigral DA cell death. To overcome the paucity of nigral DA neurons as well as the dilution effect of non-DA cells in brain tissues, we have developed wild type DA cell line model, SN4741 and mutant DJ-1 (-/-) DA cells, appropriate for microarray analysis and differential mitochondrial proteomics. Mutations in the DJ-1 gene (PARK7), localized in cytoplasm and mitochondria, cause autosomal recessive early onset PD. Through microarray analysis using SN4741 cells followed by validation tests, we have identified a novel phylogenically conserved neuroprotective gene, Oxi-a, which is specifically expressed in DA neurons. The knockdown of the gene dramatically increased vulnerability to as. Importantly as down-regulated the expression level of the gene and recovery of its expression via transient transfection exerted significant neuroprotection against as insult. We also have identified altered expression of mitochondrial proteins and other familial PD genes in DJ-1 (-/-) mutant cells by differential mitochondrial proteomics. In DJ-1 (-/-) cells the knockdown of the other familial PD genes (Parkin and PINK1) dramatically increased susceptibility to as. Thus, further functional characterization of the Oxi-$\alpha$ gene family and the mitochondrial alteration in the DJ-1 (-/-) cell model will provide the rationale for the neuroprotective therapy against both sporadic and familial PD.
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.