Changes in stress-associated biomolecules can be used as an important criterion for assessing the levels of environmental pollution because living organisms demonstrate contamination-stimulated stress responses. This study was conducted to determine the environmental status of Masan-Jinhae Bay, Korea, and its effects on marine organisms by investigating the endoplasmic reticulum (ER) dysfunction in the organs of the flat fish, Limanda yokohamae. ER dysfunction was evaluated via Western blot analysis of the ER stress proteins, immunoglobulin heavy chain binding protein (BiP) and C/EBP-homologous protein (CHOP), and the ER stress-associated protein caspase-12. The results showed that the amount of BiP and CHOP immunoreactivity in the flat fish from the bay area was much greater than that from the Gangneung, as a reference site. Similar to the ER stress proteins, the immunoreactivity of caspase-12 was also found to be elevated in the bay area when compared with that of Gangneung. These data suggest that the environmental status of Masan-Jinhae Bay induces the ER stress response, which is able to lead to phenotypic changes in marine organisms including fish.
Kwon, Min-Young;Hwang, Narae;Lee, Seon-Jin;Chung, Su Wol
BMB Reports
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v.52
no.11
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pp.665-670
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2019
Nucleotide-binding oligomerization domain protein 2 (NOD2), an intracellular pattern recognition receptor, plays important roles in inflammation and cell death. Previously, we have shown that NOD2 is expressed in vascular smooth muscle cells (VSMCs) and that NOD2 deficiency promotes VSMC proliferation, migration, and neointimal formation after vascular injury. However, its role in endoplasmic reticulum (ER) stress-induced cell death in VSMCs remains unclear. Thus, the objective of this study was to evaluate ER stress-induced viability of mouse primary VSMCs. NOD2 deficiency increased ER stress-induced cell death and expression levels of apoptosis mediators (cleaved caspase-3, Bax, and Bak) in VSMCs in the presence of tunicamycin (TM), an ER stress inducer. In contrast, ER stress-induced cell death and expression levels of apoptosis mediators (cleaved caspase-3, Bax, and Bak) were decreased in NOD2-overexpressed VSMCs. We found that the $IRE-1{\alpha}-XBP1$ pathway, one of unfolded protein response branches, was decreased in NOD2-deficient VSMCs and reversed in NOD2-overexpressed VSMCs in the presence of TM. Furthermore, NOD2 deficiency reduced the expression of XBP1 target genes such as GRP78, PDI-1, and Herpud1, thus improving cell survival. Taken together, these data suggest that the induction of ER stress through NOD2 expression can protect against TM-induced cell death in VSMCs. These results may contribute to a new paradigm in vascular homeostasis.
Endoplasmic reticulum (ER) stress is mediated by disturbance of $Ca^{2+}$ homeostasis. The store-operated calcium (SOC) channel is the primary $Ca^{2+}$ channel in non-excitable cells, but its participation in agent-induced ER stress is not clear. In this study, the effects of tunicamycin on $Ca^{2+}$ influx in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were observed with the fluorescent probe Fluo-4 AM. The effect of tunicamycin on the expression of the unfolded protein response (UPR)-related proteins BiP and CHOP was assayed by western blotting with or without inhibition of Orai1. Tunicamycin induced endothelial dysfunction by activating ER stress. Orai1 expression and the influx of extracellular $Ca^{2+}$ in HUVECs were both upregulated during ER stress. The SOC channel inhibitor SKF96365 reversed tunicamycin-induced endothelial cell dysfunction by inhibiting ER stress. Regulation of tunicamycin-induced ER stress by Orai1 indicates that modification of Orai1 activity may have therapeutic value for conditions with ER stress-induced endothelial dysfunction.
Ethylene glycol (EG) is the most commonly used for automotive antifreeze, and it's easily misuseful for human. EG poisoning occurs in suicide attempts and infrequently, either intentionally through misuse or accidentally because of sweet taste. Though EG itself is mild toxic to the human body, it becomes higher toxic organic acids by in vivo broken down that are responsible for extensive cellular damage in various tissues caused principally by the metabolites. It is already well known that various cellular stresses induce gene expression of endoplasmic reticulum (ER) chaperones and ER stress sensors. This study demonstrated that regulation of gene expression of ER chaperones and ER stress sensors was induced by EG in rat tissues, and in tissues histological changes are also detected by both staining H&E and immunofluorescent.
Kim, Seon-Hwan;Kwon, Hyon-Jo;Koh, Hyeon-Song;Song, Shi-Hun;Kwon, Ki-Sang;Kwon, O-Yu;Choi, Seung-Won
Journal of Life Science
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v.20
no.12
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pp.1820-1828
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2010
Cobalt(II) chloride, a chemical compound with the formula$CoCl_2$, has been widely used in the treatment of anemia, as a chemical agent for the induction of hypoxia in cell cultures, and is known to activate hypoxic signaling. However, excessive exposure to cobalt is associated with several clinical conditions, including asthma, pneumonia, and hematological abnormalities, and can lead to tissue and cellular toxicity. It is also known to induce apoptosis. One of the questions was that of whether $CoCl_2$ might induce apoptosis via endoplasmic reticulum (ER) stress in neurons. To address this question, first, the level of DNA fragmentation was measured for assay of apoptotic rates using $CoCl_2$ with neuron PC12 cells. After confirmation of apoptosis inductions, under the same conditions, the expression levels of ER stress associated factors [ER chaperones Bip, calnexin, ERp72, ERp29, PDI, and ER membrane kinases (IRE1, ATF6, PERK)] were examined by RT-PCR and Western blotting. These results indicated that apoptosis is induced through activation of ER membrane kinases via ER stress. In conclusion, during induction of apoptosis through $CoCl_2$-induced hypoxia in neuron PC12 cells, ER membrane kinase of IRE1 was dominantly up-expressed, and, consecutively, TRAF2, which has been suggested to be one of the links connecting apoptosis and ER stress, was strongly up-expressed.
Several factors, including genetic and environmental insults, impede protein folding and secretion in the endoplasmic reticulum (ER). Accumulation of unfolded or mis-folded protein in the ER manifests as ER stress. To cope with this morbid condition of the ER, recent data has suggested that the intracellular event of an unfolded protein response plays a critical role in managing the secretory load and maintaining proteostasis in the ER. Tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) is a chemical chaperone and hydrophilic bile acid that is known to inhibit apoptosis by attenuating ER stress. Numerous studies have revealed that TUDCA affects hepatic diseases, obesity, and inflammatory illnesses. Recently, molecular regulation of ER stress in tooth development, especially during the secretory stage, has been studied. Therefore, in this study, we examined the developmental role of ER stress regulation in tooth morphogenesis using in vitro organ cultivation methods with a chemical chaperone treatment, TUDCA. Altered cellular events including proliferation, apoptosis, and dentinogenesis were examined using immunostaining and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling assay. In addition, altered localization patterns of the formation of hard tissue matrices related to molecules, including amelogenin and nestin, were examined to assess their morphological changes. Based on our findings, modulating the role of the chemical chaperone TUDCA in tooth morphogenesis, especially through the modulation of cellular proliferation and apoptosis, could be applied as a supporting data for tooth regeneration for future studies.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Curcumin, a major component of the Curcuma species, contains antioxidant and anti-inflammatory properties. Although it was found to induce apoptosis in cancer cells, the functional role of curcumin as well as its molecular mechanism in anti-inflammatory response, particularly in intestinal cells, has been less investigated. The intestine epithelial barrier is the first barrier and the most important location for the substrate coming from the lumen of the gut. SUBJECTS/METHODS: We administered curcumin treatment in the human intestinal epithelial cell lines, T84 and Caco-2. We examined endoplasmic reticulum (ER) stress response by thapsigargin, qPCR of XBP1 and BiP, electrophysiology by wild-type cholera toxin in the cells. RESULTS: In this study, we showed that curcumin treatment reduces ER stress and thereby decreases inflammatory response in human intestinal epithelial cells. In addition, curcumin confers protection without damaging the membrane tight junction or actin skeleton change in intestine epithelial cells. Therefore, curcumin treatment protects the gut from bacterial invasion via reduction of ER stress and anti-inflammatory response in intestinal epithelial cells. CONCLUSIONS: Taken together, our data demonstrate the important role of curcumin in protecting the intestine by modulating ER stress and inflammatory response post intoxication.
Atherosclerosis preferentially involves in prone area of low and disturbed blood flow while steady and high levels of laminar blood flow are relatively protected from atherosclerosis. Disturbed flow induces endoplasmic reticulum (ER) stress and the unfolded protein response (UPR). ER stress is caused under stress that disturbs the processing and folding of proteins resulting in the accumulation of misfolded proteins in the ER and activation of the UPR. Prolonged or severe UPR leads to activate apoptotic signaling. Recent studies have indicated that disturbed flow significantly up-regulated $p-ATF6{\alpha}$, $p-IRE1{\alpha}$, and its target spliced XBP-1. However, the role of laminar flow in ER stress-mediated endothelial apoptosis has not been reported yet. The present study thus investigated the role of laminar flow in ER stress-dependent endothelial cell death. The results demonstrated that laminar flow protects ER stress-induced cleavage forms of PARP-1 and caspase-3. Also, laminar flow inhibits ER stress-induced $p-eIF2{\alpha}$, ATF4, CHOP, spliced XBP-1, ATF6 and JNK pathway; these effects are abrogated by pharmacological inhibition of PI3K with wortmannin. Finally, nitric oxide affects thapsigargin-induced cell death in response to laminar flow but not UPR. Taken together, these findings indicate that laminar flow inhibits UPR and ER stress-induced endothelial cell death via PI3K/Akt pathway.
A nucleoside diphosphate-linked moiety X (Nudix) hydrolase-like gene, YSA1, has been identified as one of the gromwell plant extract-responsive genes in Cryptococcus neoformans. Ysa1 is known to control intracellular concentrations of ADP-ribose or O-acetyl-ADP-ribose, and has diverse biological functions, including the response to oxidative stress in the ascomycete yeast, Saccharomyces cerevisiae. In this study, we characterized the role of YSA1 in the stress response and adaptation of the basidiomycete yeast, C. neoformans. We constructed three independent deletion mutants for YSA1, and analyzed their mutant phenotypes. We found that ysa1 mutants did not show increased sensitivity to reactive oxygen species-producing oxidative damage agents, such as hydrogen peroxide and menadione, but exhibited increased sensitivity to diamide, which is a thiol-specific oxidant. Ysa1 was dispensable for the response to most environmental stresses, such as genotoxic, osmotic, and endoplasmic reticulum stress. In conclusion, modulation of YSA1 may regulate the cellular response and adaptation of C. neoformans to certain oxidative stresses and contribute to the evolution of antifungal drug resistance.
Caffeine has both positive and negative effects on physiological functions in a dose-dependent manner. C. elegans has been used as an animal model to investigate the effects of caffeine on development. Caffeine treatment at a high dose (30 mM) showed detrimental effects and caused early larval arrest. We performed a comparative proteomic analysis to investigate the mode of action of high-dose caffeine treatment in C. elegans and found that the stress response proteins, heat shock protein (HSP)-4 (endoplasmic reticulum [ER] chaperone), HSP-6 (mitochondrial chaperone), and HSP-16 (cytosolic chaperone), were induced and their expression was regulated at the transcriptional level. These findings suggest that high-dose caffeine intake causes a strong stress response and activates all three stress-response pathways in the worms, including the ER-, mitochondrial-, and cytosolic pathways. RNA interference of each hsp gene or in triple combination retarded growth. In addition, caffeine treatment stimulated a food-avoidance behavior (aversion phenotype), which was enhanced by RNAi depletion of the hsp-4 gene. Therefore, up-regulation of hsp genes after caffeine treatment appeared to be the major responses to alleviate stress and protect against developmental arrest.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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