Lee, Yun Sok;Koh, Hae-Young;Park, Sang Dai;Kim, Jae Bum
Animal cells and systems
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제8권1호
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pp.49-55
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2004
In vertebrates, multisubunit cofactors regulate gene expression through interacting with cell-type- and gene-specific DNA-binding proteins in a chromatin-selective manner. ADD1/SREBP1c regulates fatty acid metabolism and insulin-dependent gene expression through binding to SRE and E-box motif with dual DNA binding specificity. Although its transcriptional and post-translational regulation has been extensively studied, its regulation by interacting proteins is not well understood. To identify cellular proteins that associate with nuclear form of ADD1/SEBP1c, we employed the GST pull-down system with Hela cell nuclei extract. In this study, we demonstrated that Ku proteins interact specifically with ADD1/SREP1c protein. GST pull-down combined with peptide sequencing analysis revealed that Ku80 binds to ADD1/SREBP1c in vitro. Additionally, western blot analysis showed that Ku70, a heterodimerizing partner of Ku80, also associates with ADD1/SREBP1c. Furthermore, co-transfection of Ku70/Ku80 with ADD1/SREBP1c enhanced the transcriptional activity of ADD1/SREBP1c. Taken together, these results suggest that the Ku proteins might be involved in the lipogenic and/or adipogenic gene expression through interacting with ADD1/SREBP1c.
Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) integrase plays a critical role in the life cycle of the HIV virus. An ability to accurately map its electrostatic potential, and then use this information to predict the manner in which DNA will bind to the active site of the catalytic domain could provide a foundation for inhibitory design. Attempts to discern the crystal structure of HIV-1 integrase have proven problematic, especially in the region of enzymatic activity, that being those residues involved in the catalysis of the integration of viral DNA into the host cell. However, there is a structural correlation in to the region of interest with avian sarcoma virus (ASV), so a homology model utilizing this similarity was constructed to approximate the behavior/structure of the undetermined portions of the HIV-1 integrase crystal. After this model was constructed and its energy minimized, electrostatic calculations were carried out on the substance, so that an electrostatic potential map was constructed. Using this information, it was determined that DNA binding was oriented so as to exploit the regions of positive potential nearby the active site, as well as the positive potential of the magnesium cofactors.
Healthy aging has become a major goal of public health. Many studies have provided evidence and theories to explain molecular mechanisms of the aging process. Recent studies suggest that epigenetic mechanisms are responsible for life span and the progression of aging. Epigenetics is a fascinating field of molecular biology, which studies heritable modifications of DNA and histones that regulate gene expression without altering the DNA sequence. DNA methylation is a major epigenetic mark that shows progressive changes during aging. Recent studies have investigated aging-related DNA methylation as a biomarker that predicts cellular age. Interestingly, growing evidence proposes that nutrients play a crucial role in the regulation of epigenetic modifiers. Because various nutrients and their metabolites function as substrates or cofactors for epigenetic modifiers, nutrition can modulate or reverse epigenetic marks in the genome as well as expression patterns. Here, we will review the results on aging-associated epigenetic modifications and the possible mechanisms by which nutrition, including nutrient availability and bioactive compounds, regulate epigenetic changes and affect aging physiology.
Abstract Glycolysis has a main function to provide ATP and precursor metabolites for biomass production. Although glycolysis is one of the most important pathways in cellular metabolism, the details of its regulation mechanism and regulating chemicals are not well known yet. The regulation of the glycolytic pathway is very robust to allow for large fluxes at almost constant metabolite levels in spite of changing environmental conditions and many reaction effectors like inhibitors, activating compounds, cofactors, and related metal ions. These changing environmental conditions and metabolic reaction effectors were focused on to understand their roles in the metabolic networks. In this study, we have investigated for construction of the regulatory map of the glycolytic metabolic network and tried to collect all the effectors as much as possible which might affect the glycolysis metabolic pathway. Using the results of this study, it is expected that a complex metabolic situation can be more precisely analyzed and simulated by using available programs and appropriate kinetic data.
During the fermentative production of 1,3-propanediol under high substrate concentrations, accumulation of intracellular 3-hydroxypropionaldehyde will cause premature cessation of cell growth and glycerol consumption. Discovery of oxidoreductases that can convert 3-hydroxypropionaldehyde to 1,3-propanediol using NADPH as cofactor could serve as a solution to this problem. In this paper, the yqhD gene from Klebsiella pneumoniae DSM2026, which was found encoding an aldehyde reductase (KpAR), was cloned and characterized. KpAR showed broad substrate specificity under physiological direction, whereas no catalytic activity was detected in the oxidation direction, and both NADPH and NADH can be utilized as cofactors. The cofactor binding mechanism was then investigated employing homology modeling and molecular dynamics simulations. Hydrogen-bond analysis showed that the hydrogen-bond interactions between KpAR and NADPH are much stronger than that for NADH. Free-energy decomposition dedicated that residues Gly37 to Val41 contribute most to the cofactor preference through polar interactions. In conclusion, this work provides a novel aldehyde reductase that has potential applications in the development of novel genetically engineered strains in the 1,3-propanediol industry, and gives a better understanding of the mechanisms involved in cofactor binding.
Dihydrodipicolinate reductase is an enzyme that converts dihydrodipicolinate to tetrahydrodipicolinate using an NAD(P)H cofactor in L-lysine biosynthesis. To increase the understanding of the molecular mechanisms of lysine biosynthesis, we determined the crystal structure of dihydrodipicolinate reductase from Corynebacterium glutamicum (CgDapB). CgDapB functions as a tetramer, and each protomer is composed of two domains, an Nterminal domain and a C-terminal domain. The N-terminal domain mainly contributes to nucleotide binding, whereas the C-terminal domain is involved in substrate binding. We elucidated the mode of cofactor binding to CgDapB by determining the crystal structure of the enzyme in complex with NADP+ and found that CgDapB utilizes both NADH and NADPH as cofactors. Moreover, we determined the substrate binding mode of the enzyme based on the coordination mode of two sulfate ions in our structure. Compared with Mycobacterium tuberculosis DapB in complex with its cofactor and inhibitor, we propose that the domain movement for active site constitution occurs when both cofactor and substrate bind to the enzyme.
The aldo-keto reductases catalyze reduction reactions using various aliphatic and aromatic aldehydes/ketones. Most reductases require NADPH exclusively as their cofactors. However, NADPH is much more expensive and unstable than NADH. In this study, we attempted to change the five amino acid residues that interact with the 2'-phosphate group of the adenosine ribose of NADPH. These residues were selected based on a docking model of the YOL151W reductase and were substituted with other amino acids to develop NADH-utilizing enzymes. Ten mutants were constructed by site-directed mutagenesis and expressed in Escherichia coli. Among them, four mutants showed higher reductase activities than wild-type when using the NADH cofactor. Analysis of the kinetic parameters for the wild type and mutants indicated that the $k_{cat}/K_{m}$ value of the Asn9Glu mutant toward NADH increased 3-fold. A docking model was used to show that the carboxyl group of Glu 9 of the mutant formed an additional hydrogen bond with the 2'-hydroxyl group of adenosine ribose. The Asn9Glu mutant was able to produce (R)-ethyl-4-chloro-3-hydroxyl butanoate rapidly when using the NADH regeneration system.
To detect viral agents and isolate porcine circovirus 2 (PCV2), 60 samples of lung and lymph node were collected from 5 to 12 week-old pigs that had showed clinical signs of postweaning multisystemic wasting syndrome (PMWS). Polymerase chain reactions (PCRs) were conducted to identify the viral pathogens including PCV1, PCV2, porcine parvovirus (PPV) and porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) that have been considered to be the causal agents of PMWS. Among 60 samples, PCV 2 was detected from 57 samples but no PCV 1 was detected. PRRSV and/or PPV were also detected from 27 (47.4%) samples and 1 (1.8%) sample of these 57 PCV 2-positive samples, respectively. Tissue homogenates were inoculated onto PCV-free PK-15 cell monolayers. Seven isolates were confirmed as PCV 2 by multiplex PCR, indirect immunofluorescence assay, and transmissible electron microscopy. These date suggest that PRRSV is a major cofactors causing PMWS in pigs that were infected with PCV2 in Korea.
Cheshmi, Behzad;Jafari, Zahra;Naseri, Mohammad Ali;Davari, Heidar Ali
Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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제42권
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pp.26.1-26.6
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2020
Background: Orofacial clefts (OFCs) comprise a wide range of malformations, including cleft lip, cleft palate, and cleft lip with cleft palate, which can vary in terms of etiology, severity, and disease burden. Objective(s): This study aimed to evaluate the correlation between various risk factors and orofacial cleft disorder spectrum in newborns. Study design: A total of 323 cases and 400 controls were enrolled in this study and evaluated in terms of the maternal history of abortion or miscarriage, child's sex, maternal and paternal age, maternal history of systemic disease, history of medication therapy during pregnancy, birth order, consanguineous marriage, and complications during pregnancy. Results: Analysis of the results suggested that consanguineous marriage, a maternal history of abortion/miscarriage, and complications during pregnancy could potentially increase the risk of OFCs in children (P < 0.05). However, the analyses revealed that the other variables could not potentially increase the risk of OFCs (P > 0.05). Conclusion(s): Multiple cofactors may simultaneously contribute to the formation of such abnormalities; therefore, a comprehensive, multidisciplinary care program is necessary to ensure a successful pregnancy period and the birth of a healthy newborn.
Mitochondria, fundamental cellular organelles that govern energy metabolism, hold a pivotal role in cellular vitality. While consuming dioxygen to produce adenosine triphosphate (ATP), the electron transfer process within mitochondria can engender the formation of reactive oxygen species that exert dual roles in endothelial homeostatic signaling and oxidative stress. In the context of the intricate electron transfer process, several metal ions that include copper, iron, zinc, and manganese serve as crucial cofactors in mitochondrial metalloenzymes to mediate the synthesis of ATP and antioxidant defense. In this mini review, we provide a comprehensive understanding of the coordination chemistry of mitochondrial cuproenzymes. In detail, cytochrome c oxidase (CcO) reduces dioxygen to water coupled with proton pumping to generate an electrochemical gradient, while superoxide dismutase 1 (SOD1) functions in detoxifying superoxide into hydrogen peroxide. With an emphasis on the catalytic reactions of the copper metalloenzymes and insights into their ligand environment, we also outline the metalation process of these enzymes throughout the copper trafficking system. The impairment of copper homeostasis can trigger mitochondrial dysfunction, and potentially lead to the development of copper-related disorders. We describe the current knowledge regarding copper-mediated toxicity mechanisms, thereby shedding light on prospective therapeutic strategies for pathologies intertwined with copper dyshomeostasis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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