A marine bacterium producing superoxide dismutase, strain number B446, was screened with nitrite quantitation method using hydroxy amine and photochemically generated superoxide ion, and the superoxide dismutase was purified through 35-75% ammonium sulfate precipitation, DEAE-Sephadex A-25 ion exchange chromatography, Sephadex G-200 gel filtration chromatography, and High-Q anion exchange chromatography to a yield of 6% and purification fold of 32.3.
Production of free radicals of superoxide anion in tissues by cadmium, activities of superoxide dismutase and catalase to protect tissue damages caused by the free radicals and ATPase that plays an important role in energy metabolism at cellular level were investigated. Experiments in vivo were conducted with liver, kidney and testicle tissue homogenates of rats adding $0.05{\sim}0.50mM$ cadmium chloride, and in vivo experiments administering single dose of 5 mg of cadmium/kg of body weight in 0.1% cadmium chloride solution intraperitoneally 48 hours prior to evisceration. Production of superoxide radicals in liver and testicle increased with addition of cadmium in vitro, but not in kidney. In vivo experiments, however, superoxide radicals slightly increased in liver and kidney but not in testicle. Superoxide dismutase (Cu, Zn-SOD and Mn-SOD), catalase and ATPase (total, $Mg^{++}-\;&\;Na^+,\;K^+-$) activity decreased in the presence of cadimium in dose dependent manner. Reduction of these enzyme activities varied not only with dosage of cadmium but also with type of tissue and between in vitro and in vivo experiment.
Lee, Jiyoung;Lee, Sunmi;Min, Seongchun;Kang, Sang Won
Molecules and Cells
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v.45
no.4
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pp.193-201
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2022
Excessive production of reactive oxygen species (ROS) is a key phenomenon in tumor necrosis factor (TNF)-α-induced cell death. However, the role of ROS in necroptosis remains mostly elusive. In this study, we show that TNF-α induces the mitochondrial accumulation of superoxide anions, not H2O2, in cancer cells undergoing necroptosis. TNF-α-induced mitochondrial superoxide anions production is strictly RIP3 expression-dependent. Unexpectedly, TNF-α stimulates NADPH oxidase (NOX), not mitochondrial energy metabolism, to activate superoxide production in the RIP3-positive cancer cells. In parallel, mitochondrial superoxide-metabolizing enzymes, such as manganese-superoxide dismutase (SOD2) and peroxiredoxin III, are not involved in the superoxide accumulation. Mitochondrial-targeted superoxide scavengers and a NOX inhibitor eliminate the accumulated superoxide without affecting TNF-α-induced necroptosis. Therefore, our study provides the first evidence that mitochondrial superoxide accumulation is a consequence of necroptosis.
The ability of bovine intact red blood cells to scavenge superoxide and hydrogen peroxide by superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase was investigated. Intact red cells(up to 0.4%) suspensions did not inhibit ferricytochrome c reduction by superoxide in the superoxide generating system. On the other hand, intact red cell(0.4%) suspensions almost completely inhibit ferrocytochrome c oxidation by hydrogen peroxide. The ability of intact red cells to scavenge hydrogen peroxide was mainly attributed to either membrane bound catalase or glutathione peroxidase. The scavenge of hydrogen peroxide by 0.1~0.2% intact red cells showed a trend of dependence on mainly glutathione peroxidase. However, at blood cell concentration higher than 0.3%, the process depended upon peroxidase-independent scavengers like catalase. Enhancement of ferrocytochrome c oxidation by red cells treated with aminotriazole proved that the protection against hydrogen peroxide was due to catalase, while the protection in the presence of glutathione indicated scavenging effect of glutathione peroxidase against hydrogen peroxide.
The present study was designed for the improvement of routine measurement of superoxide and hydroxyl radical scavenging activities utilized by a microplate reader. Superoxide radical scavenging activity by the ascorbic acid, which is a well-known superoxide scavenger, was determined in a dose-dependent manner. Hydroxyl radical scavenging activity by the thiourea, which is a well-known hydroxyl radical scavenger, was also well detected in a dose-dependent manner. Our results suggest that the use of microplate reader to assay the superoxide and hydroxyl radical scavenging activities improves the accuracy of data and enables the use of much smaller amounts of samples and/or reagents, with much simpler experimental procedure. Therefore, These methods appear to be suitable for screening of superoxide and hydroxyl radical scavenging activities in both the plant medicinal extracts and the isolated compounds.
Background: Superoxide anion which was produced by macrophage and neutrophil has a defensive role to kill invasive microorganisms and also an injurious role to produce self lung damage. Production of oxygen free radicals including superoxide is a main mechanism of acute lung injury caused by bacterial endotoxin. Endotoxin is known to activate alveolar macrophage to produce increased oxygen free radicals after the stimulation with various biological materials (priming effect). Calcium is a very important intracellular messenger in that cellular process of superoxide production. Method: This experiment was performed to elucidate the effects of endotoxin and calcium on superoxide production by phorbol myristate acetate-stimulated alveolar macrophage and the effect of verapamil on priming effect of endotoxin. Results: 1) Preincubation of macrophages with endotoxin (E. coli 055-B5) primed the cells to respond with increased superoxide production after the stimulation with PMA. Priming with endotoxin ($10^{-1}$ug/ml) produced a maximal enhancement of superoxide production (43%). 2) Verapamil could inhibit the superoxide production by PMA stimulated macrophage regardless of the presence of extracellular calcium. This means that the inhibitory effect of verapamil is caused by a mechanism independent of blocking calcium influx. 3) Verapamil could inhibit the priming effect of endotoxin on alveolar macrophage (from 30% increment to 13% increment) and could inhibit the superoxide production by PMA-stimulated macrophage preincubated with endotoxin. Conclusion: We concluded that verapamil could inhibit the superoxide production by PMA-stimulated rat alveolar macrophage and also inhibit the priming effect of endotoxin on alveolar macrophage. These inhibitory effects of verapamil could be one of the mechanisms of verapamil effects on endotoxin induced lung injury.
In both resting and opsonized zymosan activated neutrophils, ATP stimulated superoxide generation, whereas adenosine inhibited it slightly. The superoxide generation in activated neutrophils to ATP was greater than that of resting neutrophils. In $Ca^{++}$ free medium, inhibitory effect of adenosine on superoxide generation was detectable, whereas ATP did not have any effect. The stimulatory effect of ATP on superoxide generation was inhibited by adenosine in a dose dependent manner. Neither ATP nor adenosine had any effect on NADPH oxidase acitivity. Effects of ATP or adenosine on superoxide generation were more prominent than that by other triphosphate nucleotides or nucleosides. ATP and ADP further stimulated $Ca^{++}$ uptake and increased cytosolic free $Ca^{++}$ level in neutrophils activated by opsonized zymosan, but adenosine inhibited a $Ca^{++}$ mobilization. Verapamil effectively and tetrodotoxin slightly inhibited an increase of cytosolic free $Ca^{++}$ level induced by ATP. Inhibitory effect of either verapamil or tetrodotoxin on superoxide generation in the ATP plus opsonized zymosan-activated neutrophils was greater than in the cells activated by opsonized zymosan alone. Tetraethylammonium chloride had no apparent effect on superoxide generation. CCCP, 2,4-dinitrophenol, diphenylhydantoin and procaine all inhibited superoxide generation in neutrophils activated by opsonized zymosan. Among these, CCCP only inhibited a stimulatory effect of ATP. ATP further stimulated a loss of sulfhydryl groups in activated neutrophils, whereas adenosine had no effect on it. These results suggest that functional responses of neutrophils may be regulated at least partly by purines. ATP and adenosine may further after functional responses of activated neutrophils through their effect on $Ca^{++}$ uptake, membrane phosphorylation and oxidation of soluble sulfhydryl groups.
In opsonized zymosan activated PMN leukocytes, N-ethylamleiamide and $Hg^{++}$, penetrable sulfhydryl group inhibitors, inhibited superoxide generation, NADPH oxidase activity and lysosomal enzyme (lactic dehydrogenase and ${\beta}-glucuronidase$) secretion. P-Chloromercuribenzoic acid and p-chloromercuribenzenesulfonic acid, surface sulfhydryl group inhibitors did not affect superoxide generation but effectively inhibited both NADPH oxidase activity and lysosomal enzyme secretion. During phagocytosis, contents of surface and soluble sulfhydryl groups were gradually decreased with increasing incubation times. N-ethylmaleiamide and $Hg^{++}$ caused a loss of both surface and soluble sulfhydryl groups. P-Chloromercuribenzoic acid and p-chloromercuribenzenesulfonic acid significantly decreased the surface sulfhydryl content but did not after soluble sulfhydryl groups. Cysteine and mercaptopropionylglycine inhibited superoxide generation and lysosomal enzyme secretion. Glutathione had no effect on superoxide generation but remarkably inhibited lactic dehydrogenase release. Suppression of superoxide generation by N-ethylmaleiamide was reversed by cysteine and mercaptopropionyl-glycine but not by glutathione. Inactivation of NADPH oxidase by N-ethylmaleiamide was prevented by glutathione, cysteine or mercaptopropionylglycine. Stimulated superoxide generaion by carbachol was completely abolished by N-ethylrnaleiamide and antagonized by atropine. Thus, the expression of PMN leukocyte response to external stimuli may be associated with the change of sulfhydryl groups content. It is suggested that lysosomal enzyme secretion is influenced by both surface and soluble sulfhydryl groups, whereas superoxide generation by intracellular soluble sulfhydryl groups.
Pseudomonas rhodesiae KK1 has been reported to degrade polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), such as anthracene, naphthalene, and phenanthrene, which are considered major environmental contaminants. Interestingly, antioxidant genes, including superoxide dismutase, are known to be expressed at different levels in response to environmental contaminants. This study was performed to identify the superoxide dismutase gene in strain KK1, which may be indirectly involved with degradation of PAHs, as well as to investigate the expression pattern of the superoxide dismutase gene in cells grown on different PAHs. Two types of superoxide dismutase genes responsible for the antioxidant defense mechanism, Mn-superoxide dismutase (sodA) and Fe-superoxide dismutase (sodB), were identified in P. rhodesiae KK1. The sodA gene in strain KK1 shared 95% similarity, based on 141 amino acids, with the Mn-sod of P. fluorescens Pf-5. The sodB strain, based on 135 amino acids, shared 99% similarity with the Fe-sod of P. fluorescens Pf-5. Southern hybridization using the sod gene fragment as a probe showed that at least two copies of superoxide dismutase genes exist in strain KK1. RT-PCR analysis revealed that the sodA and sodB genes were more strongly expressed in response to naphthalene and phenanthrene than to anthracene. Interestingly, sodA and sodB activities were revealed to be maintained in cells grown on all of the tested substrates, including glucose.
We tried to analyze the growth time for secretion of the iron containing superoxide dismutase by comparing the intra-and extracellular enzyme activity from Streptomyces subrutilus P5 and analyze possible genetic information for this enzyme secretion. The mycelial dry weights and glucose concentrations in culture filtrates were determined during growth. Glucose was consumed rapidly during logarithmic growth phase and almost exhausted at 24 h of cultivation. While the intracellular activity of iron containing superoxide dismutase was first appeared at three hours, the extracellular activity of this enzyme appeared from 7.5 h of cultivation, early logarithmic growth phase. This early presence of the superoxide dismutase might not be the result of cell lysis but active secretion pathway. There was no information for signal peptide responsible for the enzyme secretion in sodF. However, we found a type three secretion box in the promoter region of sodF that has been known for the genes of type III secreted proteins in other bacteria. This is the first report on the possible existence of type III secretion in Streptomyces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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