The movement of water across cell plasma membranes occurs in all cell types but is particularly rapid in erythrocytes, renal tubular cells. In principle, osmotic/oncotic gradients and hydrostatic pressure difference can drive water across a cell layer by transcellular or paracellular pathways. The aquaporin family of molecular water channels, which now number 10 in mammals and many more in plants and lower organism, are likely to provide a molecular pathway for water transport in some cell membranes.(omitted)
Lysozyme is known as a key substance of the innate immunity and have antibacterial effect in the mucosal tissues, especially middle ear. Aquaporin (AQP) functions as water movement in the tissue and has been expected to be participated in the inflammatory responses. In the present study, we investigated to reveal association of lysozymes and AQPs in otitis media. The gene expression of lysozyme genes, homo sapiens lysozyme (hLYZ), homo sapiens lysozyme M (hLYZ M), and homo sapiens lysozyme G like-2 (hLYGH), and AQP genes (AQP 0 - AQP 12) were measured from postauricular skin, mastoid mucosa, inflamed mastoid mucosa, and middle ear mucosa. The hLYZ, hLYZ M and hLYGH gene were expressed in mastoid mucosa, inflamed mastoid mucosa, middle ear mucosa. Of AQP genes, all AQP gene except AQP 3 gene were expressed in the tissue of middle ear. Among them, AQP 4, AQP 8, AQP 9, AQP 10, AQP 11 and AQP 12 were highly expressed in the inflamed mastoid mucosa and normal mastoid mucosa (P<0.001). Interestingly, expression levels of AQP 4, AQP 9, and AQP 12 gene were significantly higher in the inflamed mastoid mucosa compared to normal middle ear mucosa (P<0.05). These results suggest that lysozyme and AQPs could be associated with inflammatory response in the middle ear.
Kim, Sun-Hee;Kim, Kang-Il;Ju, Hyun-Woo;Lee, Ho-Joung;Hong, Suk-Whan
Journal of Applied Biological Chemistry
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제51권3호
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pp.102-110
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2008
Complementation assay of the urea uptake-defective yeast mutants led to the identification of the Arabidopsis AtTIP4;1 gene encoding the aquaporin. However, its physiological functions still remain elusive. In the present study, histochemical and genetic analyses were performed to understand the physiological roles of AtTIP4;1 in urea uptake. The AtTIP4;1 product was detectible in the roots, but not in the leaves, the stem, and the flower. Its promoter allowed the expression of the $\beta$-glucuronidase reporter gene in the roots and the apical meristem in Arabidopsis. The AtTIP4;1 products were induced under nitrogen-deficient conditions. To investigate the role of the tonoplast intrinsic protein in urea transport and developments, Arabidopsis with the loss- and the gain-of-function mutations by T-DNA insertion in AtTIP4;1 and 35S promoter-mediated overexpression of AtTIP4;1 were identified, respectively. The transfer DNA insertion and the AtTIP4;1-overexpressed plants showed normal growth and development under normal or abiotic stress growth conditions. The urea-uptake studies using $^{14}C$-labeled urea revealed higher accumulation of urea in the AtTIP4;1-overexpressed plants. These results provide evidence that overexpression of AtTIP4;1 leads to the increase in the urea-uptake rate in plants without detectable defects to the growth and development.
Aquaporin (AQP) family protein은 일종의 수분 전달 통로 역할을 하는 단백질로 AQP를 통한 수분의 조절은 삼투압을 통한 물의 이동과 함께 조직내 정상적인 수분의 상성 유지에 필수적이다. 현재까지 11종의 AQP이 신장·뇌·정소·안구 등에서 발현이 확인되었다. AQP9은 물 뿐 아니라 carbamide, polyol, purine, pyrimidine, urea, glycerol 등의 이동에 관여한다. 본 연구에서는 생쥐에서 출생 후 성체에 이르는 동안 정소 내 AQP9의 발현, Leydig cell의 분화에 따른 AQP9의 발현을 조사하였다. 1, 2, 4, 8주령의 정소로부터 semiquantitative RT-PCR 및 real time PCR 법으로 AQP9의 발현을 분석한 결과 1주령에서는 발현되지 않았고 2주령에서는 미량이 발현되기 시작하였고, 4주령에서는 성체의 1/2수준으로 발현량이 급격히 증가하였고 성체에서는 다량으로 발현됨이 확인되었다. Semiquantitative RT-PCR 법과 real time PCR법을 비교할 때 주령별 발현 양상은 유사하였으나 4주령과 성체에서는 두 시험법 사이에 양적인 차이가 있었다. 면역조직화학염색 결과 주로 Leydig cell에서 AQP9의 발현이 확인되었다. 성체의 정소 균질액의 Western blot 상에서 분자량 80, 55, 35 및 23 kDa의 항원이 검출되어 dimer, trimer 형태로 존재할 가능성과 당쇄 결합에 의한 단백질의 변형이 있는 것으로 추정된다. 미성숙 개체의 정소에서는 23 form이 확인되는 반면 성체에서는 35 kDa form이 주로 발현되므로 정소에서 발현되는 AQP9의 경우 Post-translation 수준에서 AQP9의 변형이 수반되는 것으로 사료되며 AQP9의 기능과의 연관성은 추후 연구되어야 할 것이다. Leydig cell은 fetal 및 adult type 2종의 세포가 정소발달 과정에 출현, 사멸, 분화하며 이들은 각기 정소발달, 성숙과 정자형성에 필요한 steroidogenesis에 관여한다. 정소 내 AQP9의 발현은 17beta HSD의 발현 양상과 같게 나타나므로 성적 성숙에 따른 정소 내 AQP9의 발현의 증가는 adult type Leydig cell의 분화와 관련된 것으로 추측된다. 성체의 정소로부터 분리한 Leydig cell-enriched culture에 hCG를 처리한 결과 배양체의 AQP9의 발현이 증가하므로 AQP9은 LH 수용체 하위 신호전달과정을 통해 Leydig cell의 steroidogenesis 또는 생성된 steroids의 분비에 요구되는 수분 및 중성용질의 이동에 관여하는 것으로 사료된다.
Environmental conditions during early mammalian embryo development are critical and some adaptational phenomena are observed. However, the mechanisms underlying them remain largely masked. Previously, we reported that AQP5 expression is modified by the environmental condition without losing the developmental potency. In this study, AQP11 was examined instead. To compare expression pattern between in vivo and in vitro, we conducted quantitative RT-PCR and analyzed localization of the AQP11 by whole mount immunofluorescence. When the fertilized embryos were developed in the maternal tracts, the level of Aqp11 transcripts was decreased dramatically until 2-cell stage. Its level increased after 2-cell stage and peaked at 4-cell stage, but decreased again dramatically until morula stage. Its transcript level increased again at blastocyst stage. In contrast, the levels of Aqp11 transcript in embryos cultured in vitro were as follows. The patterns of expression were similar but the overall levels were low compared with those of embryos grown in the maternal tracts. AQP11 proteins were localized in submembrane cytoplasm of embryos collected from maternal reproductive tracts. The immune-reactive signals were detected in both trophectoderm and inner cell mass. However, its localization was altered in in vitro culture condition. It was localized mainly in the plasma membrane of the blastocysts contacting with external environment. The present study suggests that early stage embryo can develop successfully by themselves adapting to their environmental condition through modulation of the expression level and localization of specific genes like AQP11.
Aquaperin 4 (AQP4) is the mercurial water channel expressed abundantly in brain, especially the region related with cerebrospinal fluid reabsorption and osmoregulation. The primary structure of AQP4 water channel was elucidated but the molecular mechanism of AQP4 channel regulation is still unknown. To investigate the possible regulation of AQP4 water channel by phosphorylation via various protein kinases, osmotic water permeability of AQP4 expressed in Xenopus oocytes was measured by videomicroscopy technique. Forskolin (10 $\mu$M) did not affect osmotic water permeability of oocytes injected with AQP4 cRNA, excluding the regulation of AQP4 water cnannel by protein kinase A. Osmotic water permeability (P아래첨자) of AQP4-expressed oocytes was ingibited by the pretreatmeat of BAPTA/AM (up to 500$\mu$M), an intracellular Ca윗첨자 chelator, and calmidazolium (100$\mu$M), a specific Ca윗첨자/calmodulin antagonist, in a dose-dependent manner. The inhibition of osmotic water permeability (P아래첨자) by the calmidazolium treatment was completely reversed by the addition of calyculin A (0.1$\mu$M), a nonspecific phosphatase inhibitor. Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), a protein kinase C activator, had biphasic effects on osmotic water permeability in AQP4 cRNA injected oocytes depending on its concentration; 21% increase by 100 nM PMA, 35% decrease by 1$\mu$M PMA. These effects were reversed with 2$\mu$M staurosporine, a nonspecific PKC inhibitor. These results suggest that phosphorylation of AQP4 water channel by Ca윗첨자/calmodulin kinase and protein kinase C might regulate the osmotic water permeability.
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