Many of the fungicides and antibiotics currently available against plant pathogens are of limited use due to the emergence of resistant strains. In this study, we examined the effects of diphenyleneiodonium chloride (DPIC), an inhibitor of the superoxide producing enzyme NADPH oxidase, against fungal and bacterial plant pathogens. We found that DPIC inhibits fungal spore germination and bacterial cell proliferation. In addition, we demonstrated the potent antibacterial activity of DPIC using rice heads infected with the bacterial pathogen Burkholderia glumae which causes bacterial panicle blight (BPB). We found that treatment with DPIC reduced BPB when applied during the initial flowering stage of the rice heads. These results suggest that DPIC could serve as a new and useful antimicrobial agent in agriculture.
Qui Anh Le;Tran Nguyet Trinh;Phuong Kim Luong;Vu Thi Van Anh;Ha Nam Tran;Joon-Chul Kim;Sun-Hee Woo
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.28
no.4
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pp.335-344
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2024
Diphenyleneiodonium (DPI) has been widely used as an inhibitor of NADPH oxidase (Nox) to discover its function in cardiac myocytes under various stimuli. However, the effects of DPI itself on Ca2+ signaling and contraction in cardiac myocytes under control conditions have not been understood. We investigated the effects of DPI on contraction and Ca2+ signaling and their underlying mechanisms using video edge detection, confocal imaging, and whole-cell patch clamp technique in isolated rat cardiac myocytes. Application of DPI suppressed cell shortenings in a concentration-dependent manner (IC50 of ≅0.17 µM) with a maximal inhibition of ~70% at ~100 µM. DPI decreased the magnitude of Ca2+ transient and sarcoplasmic reticulum Ca2+ content by 20%-30% at 3 µM that is usually used to remove the Nox activity, with no effect on fractional release. There was no significant change in the half-decay time of Ca2+ transients by DPI. The L-type Ca2+ current (ICa) was decreased concentration-dependently by DPI (IC50 of ≅40.3 µM) with ≅13.1%-inhibition at 3 µM. The frequency of Ca2+ sparks was reduced by 3 µM DPI (by ~25%), which was resistant to a brief removal of external Ca2+ and Na+. Mitochondrial superoxide level was reduced by DPI at 3-100 µM. Our data suggest that DPI may suppress L-type Ca2+ channel and RyR, thereby attenuating Ca2+-induced Ca2+ release and contractility in cardiac myocytes, and that such DPI effects may be related to mitochondrial metabolic suppression.
Jo, Hong-Jae;Kim, Kang-Mi;Song, Ju-Dong;Park, Young-Chul
Journal of Life Science
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v.17
no.6
s.86
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pp.778-782
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2007
The Diphenyleneiodonium (DPI) is widely used as an inhibitor of flavoenzymes, particularly NADPH oxidase. In this study, we investigated the effect of DPI on the cell growth progression of human colon cancer cells HCT-116 (wild-type p53), HT-29 (p53 mutant) and human breast cancer cells MCF-7 (wild-type p53). DPI treatment in cancer cells evoked a dose- and time-dependent growth inhibition, and also induced the cell cycle arrest in C2/M phase. The peak of cell population arrested in C2/M phase was observed at12 hr after treatment of DPI. In addition, DPI significantly induced the expression of p53, which induces proapoptotic genes in response to DNA damage or irreparable cell cycle arrest, at 6 hr in DPI-stimulated cells. However, a catechol apocynin, which inhibits the assembly of NADPH oxidase, did not induce p53 expression. This suggest that p53 expression induced by DPI is not associated with the inhibition of NADPH oxidase. In conclusion, we suggest that DPI induces the expression of wild-type p53 by ROS-in-dependent mechanism in several cancer cells, and upregulated p53 may be involved in regulatory mechanisms for growth inhibition and cell cycle arrest at C2/M phase in DPI-stimulated cells.
Sun, Pu Reum;Gao, Fei Fei;Choi, Hei Gwon;Zhou, Wei;Yuk, Jae-Min;Kwon, Jaeyul;Lee, Young-Ha;Cha, Guang-Ho
Parasites, Hosts and Diseases
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v.57
no.2
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pp.83-92
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2019
Based on the reactive oxygen species (ROS) regulatory properties of diphenyleneiodonium (DPI), we investigated the effects of DPI on host-infected T. gondii proliferation and determined specific concentration that inhibit the intracellular parasite growth but without severe toxic effect on human retinal pigment epithelial (ARPE-19) cells. As a result, it is observed that host superoxide, mitochondria superoxide and $H_2O_2$ levels can be increased by DPI, significantly, followed by suppression of T. gondii infection and proliferation. The involvement of ROS in anti-parasitic effect of DPI was confirmed by finding that DPI effect on T. gondii can be reversed by ROS scavengers, N-acetyl-L-cysteine and ascorbic acid. These results suggest that, in ARPE-19 cell, DPI can enhance host ROS generation to prevent T. gondii growth. Our study showed DPI is capable of suppressing T. gondii growth in host cells while minimizing the un-favorite side-effect to host cell. These results imply that DPI as a promising candidate material for novel drug development that can ameliorate toxoplasmosis based on ROS regulation.
Blue light (BL) induces stomatal opening through activation of H$^{+}$ pump, which creates electrical gradient across the plasma membrane for $K^{+}$ uptake into guard cells. The pump is the plasma membrane H$^{+}$ -ATPase and is activated via phosphorylation of the C-terminus with concomitant binding of the 14-3-3 protein. The opening is initiated by the perception of BL through phototropin (phot), which are recently identified as BL receptors in stomatal guard cells. In this study, we provide the biochemical evidence for phots as BL receptors in stomatal guard cells. vfphot was phosphorylated reversibly by BL, and phosphorylation levels of vfphot increased earlier than those of the plasma membrane W-ATPase. BL-dependent phosphorylations of vfphot and H$^{+}$-ATPase showed similar fluence dependency. Staurosporin, an inhibitor of serine/threonine protein kinase, and diphenyleneiodonium chloride (DPI), an inhibitor of flavoprotein, inhibited BL-dependent phosphorylations of vfphot and H$^{+}$ -ATPase. These results indicate that vfphot acts as a BL-receptor mediating stomatal opening.l opening.
The role of vascular NAD(P)H oxidase in subarachnoid hemorrhage (SAH)-induced vasospasm in the basilar artery was examined in a rat model. Arterial vasospasm characterized by increased wall thickness and decreased lumen size was observed at 5 to 7 days after $2^{nd}$ injection of blood into cisterna magna, and these changes were significantly ameliorated by pretreatment of diphenyleneiodonium $(DPI,\;25\;{\mu}l\;of\;100\;{\mu}M),$ an inhibitor of NAD(P)H oxidase. To determine the time course of changes in the vascular NAD(P)H oxidase activity, cerebral vasculature was isolated at different time intervals from 12 hrs to 14 days after injection of autologous blood. At 24 hrs after the second injection of blood, the NAD(P)H oxidase activity was markedly increased with an enhanced membrane translocation of p47phox, but by 48 hours both the enzyme activity and p47phox translocation regained normal values, and were remained unchanged up to 14 days after SAH. However, no significant changes in the expression of p22phox mRNA was observed throughout the experiments. These findings suggest that the activation of NAD(P)H oxidase by which assembly of the oxidase components enhanced and subsequent production of superoxide in the early stages of SAH might contribute to the delayed cerebral vasospasm in SAH rats.
Kim, Kang-Seung;Rhim, Byung-Yong;Eo, Seong-Kug;Kim, Koan-Hoi
Biomolecules & Therapeutics
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v.19
no.3
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pp.302-307
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2011
Peptidoglycan (PGN) is detected in inflammatory cell-rich regions of human atheromatous plaques. The present study investigated the effects of PGN on CC chemokine ligand 3 (CCL3) expression, which is elevated in the atherosclerotic arteries, and determined cellular factors involved in PGN-mediated CCL3 up-regulation in mononuclear cells, with the goal of understanding the molecular mechanisms of inflammatory responses to bacterial pathogen-associated molecular patterns in diseased arteries. Exposure of human monocytic leukemia THP-1 cells to PGN resulted in enhanced secretion of CCL3 and profound induction of the CCL3 gene transcript. Both events were abrogated by oxidized 1-palmitoyl-2-arachidonosyl-sn-phosphatidylcholine, an inhibitor of Toll-like receptors 2/4. Pharmacological inhibitors such as U0126, SP6001250, Akt inhibitor IV, rapamycin, RO318220, diphenyleneiodonium chloride, and N-acetylcysteine also significantly attenuated PGN-mediated CCL3 up-regulation. However, polymyxin B, LY294002, and SB202190 did not influence CCL3 expression. We propose that PGN contributes to enhanced CCL3 expression in atherosclerotic plaques and that Toll-like receptors (TLR2), Akt, mTOR, mitogen-activated protein kinase, and reactive oxygen species are involved in that process.
The cellular mechanisms that contribute to the acceleration of atherosclerosis in diabetes are poorly understood. Therefore, the potential mechanisms involved in the diabetes-dependent increase in vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation was investigated. Using primary culture of VSMC from streptozotocin-induced diabetic rat aorta, cell proliferation assay showed two-fold increase in cell number accompanied with enhanced superoxide generation compared to normal VSMC, 2 days after plating. Both the increased superoxide production and cell proliferation in diabetic VSMC were significantly attenuated by not only tiron (1 mM), a superoxide scavenger, but also by diphenyleneiodonium (DPI; $10{\mu}M$), an NAD(P)H oxidase inhibitor. NAD(P)H oxidase activity in diabetic VSMC was significantly higher than that in control cell, accompanied with increased mRNA expression of p22phox, a membrane subunit of oxidase. Furthermore, inhibition of p22phox expression by transfection of antisense p22phox oligonucleotides into diabetic VSMC resulted in a decrease in superoxide production, which was accompanied by a significant inhibition of cell proliferation. Based on these results, it is suggested that diabetes-associated increase in NAD(P)H oxidase activity via enhanced expression of p22phox contributes to augmented VSMC proliferation in diabetic rats.
Lee, So Hee;Paek, A Rome;Yoon, Kyungsil;Kim, Seok Hyun;Lee, Soo Young;You, Hye Jin
BMB Reports
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v.48
no.2
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pp.115-120
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2015
Tight junction protein 1 (TJP1), a component of tight junction, has been reported to play a role in protein networks as an adaptor protein, and TJP1 expression is altered during tumor development. Here, we found that TJP1 expression was increased at the RNA and protein levels in TGF-${\beta}$-stimulated lung cancer cells, A549. SB431542, a type-I TGF-${\beta}$ receptor inhibitor, as well as SB203580, a p38 kinase inhibitor, significantly abrogated the effect of TGF-${\beta}$ on TJP1 expression. Diphenyleneiodonium, an NADPH oxidase inhibitor, also attenuated TJP1 expression in response to TGF-${\beta}$ in lung cancer cells. When TJP1 expression was reduced by shRNA lentiviral particles in A549 cells (A549-sh TJP1), wound healing was much lower than in cells infected with control viral particles. Taken together, these data suggest that TGF-${\beta}$ enhances TJP1 expression, which may play a role beyond structural support in tight junctions during cancer development.
The preventive effects of gene transfer of human copper/zinc superoxide dismutase (Cu/ZnSOD) on the development of cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage (SAH) were examined usin a rat model of SAH. An experimental SAH was produced by injecting autologous arterial blood twice into the cisterna magna, and the changes in the diameter of the middle cerebral artery (MCA) were measured. Rats subjected to SAH exhibited a decreased diameter with an increased wall thickness of MCA that were significantly ameliorated by pretreatment with diphenyleneiodonium (DPI, $10{\mu}M$), an inhibitor of NAD(P)H oxidase. Furthermore, application of recombinant adenovirus ($100{\mu}l$ of $1{\times}10^{10}$ pfu/ml, intracisternally), which encodes human Cu/ZnSOD, 3 days before SAH prevented the development of SAH-induced vasospasm. Our findings demonstrate that SAH-induced cerebral vasospasm is closely related with NAD(P)H oxidase-derived reactive oxygen species, and these alterations can be prevented by the recombinant adenovirus-mediated transfer of human Cu/ZnSOD gene to the cerebral vasculature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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