Sohn, Jae-Hak;Park, Sun Jung;Seo, Changon;Chun, Bokyung;Oh, Hyuncheol
Journal of Marine Bioscience and Biotechnology
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v.2
no.4
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pp.230-233
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2007
Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) acts as a negative regulator of insulin signaling, and selective inhibition of PTP1B has served as a potential drug target for the treatment of type 2 diabetes. As part of our searching for PTP1B inhibitors from natural products, the extracts of marine microorganisms were screened for the inhibitory effects on the activity of protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B). Among the tested 304 extracts, 29 extracts exhibited inhibition rate ranging 40.1 - 83.6 % against PTP1B at the concentration level of $30{\mu}g/mL$.
The dephosphorylation specificity of protein phosphatase 2A (PP2A), calcineurin (PP2B) and protein phosphatase 2C (PP2C) were studied in vitro using myelin basic protein (MBP) as a model substrate which was fully phosphorylated at multiple sites by protein kinase C (PKC) or cyclic AMP-dependent protein kinase (PKA). In order to determine the site specificity of phosphates in myelin basic protein, the protein was digested with trypsin and the radioactive phosphopeptide fragments were isolated by high performance liquid chromatography (HPLC) on reversed-phase column. Subsequent analysis and/or sequential manual Edman degradation of the purified phosphopeptides revealed that Thr-65 and Ser-115 were most extensively phophorylated by PKA and Ser-55 by PKC. For the dephosphorylation kinetics, the phosphorylated MBP was treated with calcineurin or PP2C with various time intervals and the reaction was terminated by direct tryptic digest. Both Thr-65 and Ser-115 residues were dephosphorylated more rapidly than any other ones by phosphatases. However it can be differentiated further by first-order kinetics that the PP2B dephosphorylated both Thr-65 and Ser-115 with almost same manner, whereas PP2C dephosphorylated somewhat preferentially the Ser-115.
The Drosophila genome contains four low molecular weight-protein tyrosine phosphatase (LMW-PTP) members: Primo-1, Primo-2, CG14297, and CG31469. The lack of intensive biochemical analysis has limited our understanding of these proteins. Primo-1 and CG31469 were previously classified as pseudophosphatases, but CG31469 was also suggested to be a putative protein arginine phosphatase. Herein, we present the crystal structures of CG31469 and Primo-1, which are the first Drosophila LMW-PTP structures. Structural analysis showed that the two proteins adopt the typical LMW-PTP fold and have a canonically arranged P-loop. Intriguingly, while Primo-1 is presumed to be a canonical LMW-PTP, CG31469 is unique as it contains a threonine residue at the fifth position of the P-loop motif instead of highly conserved isoleucine and a characteristically narrow active site pocket, which should facilitate the accommodation of phosphoarginine. Subsequent biochemical analysis revealed that Primo-1 and CG31469 are enzymatically active on phosphotyrosine and phosphoarginine, respectively, refuting their classification as pseudophosphatases. Collectively, we provide structural and biochemical data on two Drosophila proteins: Primo-1, the canonical LMW-PTP protein, and CG31469, the first investigated eukaryotic protein arginine phosphatase. We named CG31469 as DARP, which stands for Drosophila ARginine Phosphatase.
Azad, Md. Abul Kalam;Sawa, Yoshihiro;Ishikawa, Takahiro;Shibata, Hitoshi
BMB Reports
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v.39
no.6
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pp.671-676
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2006
The holoenzyme of protein phosphatase (PP) from tulip petals was purified by using hydrophobic interaction, anion exchange and microcystin affinity chromatography to analyze activity towards p-nitrophenyl phosphate (p-NPP). The catalytic subunit of PP was released from its endogenous regulatory subunits by ethanol precipitation and further purified. Both preparations were characterized by immunological and biochemical approaches to be PP2A. On SDS-PAGE, the final purified holoenzyme preparation showed three protein bands estimated at 38, 65, and 75 kDa while the free catalytic subunit preparation showed only the 38 kDa protein. In both preparations, the 38 kDa protein was identified immunologically as the catalytic subunit of PP2A by using a monoclonal antibody against the PP2A catalytic subunit. The final 623- and 748-fold purified holoenzyme and the free catalytic preparations, respectively, exhibited high sensitivity to inhibition by 1 nM okadaic acid when activity was measured with p-NPP. The holoenzyme displayed higher stimulation in the presence of ammonium sulfate than the free catalytic subunit did by protamine, thereby suggesting different enzymatic behaviors.
Protein phosphatase 2C (PP2C) is one of the four major serine/threonine phosphatases which is dependent on $Mg^{2+}$ for its activity. PP2C was purified from rat liver cytosol and its characteristics were investigated. The substrate employed for routine assay was $[^{32}P]casein$ phosphorylated by PKA. The purification process involved DEAE chromatography, ammonium sulfate fractionation, phenyl sepharose chromatography, sephacryl 5-200 gel filtration, and histone agarose chromatography. The SDS-PAGE of PP2C showed one major single protein band at a position corresponding to a molecular mass of 43 kd and the purification fold was 637. The enzyme showed a pH optimum of 8 and $K_M$ value was $1.9\;{\mu}M$. However, when the substrate was changed to $[^{32}P]histone$, the pH optimum was shifted to 7 and $K_M$ value was $2.3\;{\mu}M.\;Mg^{2+}$ was essential to the enzyme activity and okadaic acid did not exert any inhibitory effect on the enzyme. To examine residue in the active site of PP2C effects of some protein-modifying reagents were tested.
The present study was carried out to investigate the localization and isozyme patterns of acid phosphatase and alkaline phosphatase in metacercariae and in adults of F. seoulensis by enzyme-histochemistry method and electrophoresis. Acidphosphatase showed a strong activity at pH 5 in the intestinal caecum of adults, but showed no reactions in the nonsubstrate control and in the inhibitor-treated control. Alkaline phosphatase showed a strong activity at pH 8 in the intestinal caecum and the tribocytic organ of adults, and in the intestinal caecum and in the genital anlagen of metacercariae. In non-denature PAGE, ten bands of protein fraction from the extracts of metacercariae and twenty-two bands from adults were detected. In denature PAGE, two protein bands having molecular weights of 192 kDa and 123 kDa were detected in the metacercariae, but absent from adult stage. In adults, protein fractions of 27.5 kDa, 24.5 kDa, 21.4 kDa, 18 kDa, 16 kDa and 15 kDa were detected. In non-denature PAGE, isozymes of acid phosphatase showed the most strong activity at pH 5, whereas no activity was shown at pH 2 and pH 7. One isozyme 85 kDa, 73 kDa and 62 kDa) in adults.
Kim, Hong Seok;Kang, Yun Hee;Lee, Jisu;Han, Seung Ro;Kim, Da Bin;Ko, Haeun;Park, Seyoun;Lee, Myung-Shin
Molecules and Cells
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v.44
no.10
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pp.710-722
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2021
Hypoxia, or low oxygen tension, is a hallmark of the tumor microenvironment. The hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) subunit plays a critical role in the adaptive cellular response of hypoxic tumor cells to low oxygen tension by activating gene-expression programs that control cancer cell metabolism, angiogenesis, and therapy resistance. Phosphorylation is involved in the stabilization and regulation of HIF-1α transcriptional activity. HIF-1α is activated by several factors, including the mitogen-activated protein kinase (MAPK) superfamily. MAPK phosphatase 3 (MKP-3) is a cytoplasmic dual-specificity phosphatase specific for extracellular signal-regulated kinase 1/2 (Erk1/2). Recent evidence indicates that hypoxia increases the endogenous levels of both MKP-3 mRNA and protein. However, its role in the response of cells to hypoxia is poorly understood. Herein, we demonstrated that small-interfering RNA (siRNA)-mediated knockdown of MKP-3 enhanced HIF-1α (not HIF-2α) levels. Conversely, MKP-3 overexpression suppressed HIF-1α (not HIF-2α) levels, as well as the expression levels of hypoxia-responsive genes (LDHA, CA9, GLUT-1, and VEGF), in hypoxic colon cancer cells. These findings indicated that MKP-3, induced by HIF-1α in hypoxia, negatively regulates HIF-1α protein levels and hypoxia-responsive genes. However, we also found that long-term hypoxia (>12 h) induced proteasomal degradation of MKP-3 in a lactic acid-dependent manner. Taken together, MKP-3 expression is modulated by the hypoxic conditions prevailing in colon cancer, and plays a role in cellular adaptation to tumor hypoxia and tumor progression. Thus, MKP-3 may serve as a potential therapeutic target for colon cancer treatment.
The regulation of protein tyrosine phosphorylation is mediated by protein tyrosine kinases (PTKs) and protein tyrosine phosphatases (PTPs) and is essential for cellular homeostasis. Co-expression of PTKs with PTPs in Pichia pastoris was used to facilitate the expression of active PTKs by neutralizing their apparent toxicity to cells. In this study, the gene encoding phosphatase PTP1B with or without a blue fluorescent protein or peroxisomal targeting signal 1 was cloned into the expression vector pAG32 to produce four vectors. These vectors were subsequently transformed into P. pastoris GS115. The tyrosine kinases EGFR-2 and $PDGFR{\beta}$ were expressed from vector pPIC3.5K and were fused with a His-tag and green fluorescent protein at the N-terminus. The two plasmids were transformed into P. pastoris with or without PTP1B, resulting in 10 strains. The EGFR-2 and $PDGFR{\beta}$ fusion proteins were purified by $Ni^{2+}$ affinity chromatography. In the recombinant P. pastoris, the PTKs co-expressed with PTP1B exhibited higher kinase catalytic activity than did those expressing the PTKs alone. The highest activities were achieved by targeting the PTKs and PTP1B into peroxisomes. Therefore, the EGFR-2 and $PDGFR{\beta}$ fusion proteins expressed in P. pastoris may be attractive drug screening targets for anticancer therapeutics.
The site specificity of dephosphorylation of myelin basic protein(MBP) was studied in vitro. To assign amino acid site of dephosphorylation, MBP was phosphorylated by protein kinase C(PKC) and dephosphorylated by protein phosphatase PP2A. The phosphorylated MBP was digested by trypsine and the digested peptides were separated by a reverse phase HPLC chromatography. The radioactivity of each fraction was counted and partially sequenced. Seven radioactive peptides were observed and $Ser^{55}$ in the second peak($P_2$) shows the best susceptibility for the phosphorylation. However in the dephosphorylation, the fifth peak($P_5$) appeared to release it's phosphate group most rapidly. This result demonstrates that MBP is a suitable substrate for protein phosphatase.
Protein phosphatase 2A (PP2A), a family of serine/threonine protein phosphatases, plays an important role in balancing the phosphorylation status of cellular proteins for regulating diverse biological functions in eukaryotic organisms. Despite intensive studies in mammals, limited information on its role is available in filamentous fungi. Here, we investigated the functional roles of genes for a putative B' delta regulatory subunit (FgPP2AR) and a catalytic subunit (FgPP2AC) of PP2A in a filamentous ascomycete, Fusarium graminearum. Molecular characterization of an insertional mutant of this plant pathogenic fungus allowed us to identify the roles of FgPP2AR. Targeted gene replacement and complementation analyses demonstrated that the deletion of FgPP2AR, which was constitutively expressed in all growth stages, caused drastic changes in hyphal growth, conidia morphology/germination, gene expression for mycotoxin production, sexual development and pathogenicity. In particular, overproduction of aberrant cylindrical-shaped conidia is suggestive of arthroconidial induction in the ${\Delta}FgPP2AR$ strain, which has never been described in F. graminearum. In contrast, the ${\Delta}FgPP2AC$ strain was not significantly different from its wild-type progenitor in conidiation, trichothecene gene expression, and pathogenicity; however, it showed reduced hyphal growth and no perithecial formation. The double-deletion ${\Delta}FgPP2AR;{\Delta}FgPP2AC$ strain had more severe defects than single-deletion strains in all examined phenotypes. Taken together, our results indicate that both the putative regulatory and catalytic subunits of PP2A are involved in various cellular processes for fungal development in F. graminearum.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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