Environmental stresses, such as heat shock, alcohol and physiological salt have been shown to induce a group of protein called heat shock protein (HSPs) in various tissues. In this investigation, we studied that arsenic stress would alter contraction of isolated rat aorta and expression of heat shock protein 70 and investigated the relation between expression of HSP 70 and vascular contractility of isolated rat aorta. Rat aorta strips, mounted in organ baths were exposed to 0, 0.5, 1,2 and 4 mM arsonic for 60 min. and 1,3 and 8 hours later tested for contractile response and expression of heat shock protein 70. Contractility of rat aorta were determined by isometric transducer connected to computerized physiograph and expression of HSP 70 was characterized by western blotting, respectively. Potassium chloride (55 mM) significantly augmented vascular contractility of yat aorta by 39% compared with the control at 8 hours but not one or three hours after treatment of 4 mM arsenic. Arsonic stress (4 mM) also increased the expression of HSP 70 in rat aorta at 8 hours but one or three hours compared with the control and HSP expressed in vascular smooth muscle cells and some expressed in endothelium cells. These results suggest that arsenic stress not only did alter the magnitude of the contractile response to high potassium chloride but also increased the expression of HSP 70 in the rat aorta.
Heat shock proteins (Hsp) 70 are a ubiquitous family of molecular chaperones involved in many cellular processes. A yeast strain, ssa1/2, with two functionally redundant cytosolic Hsp70s (SSA1 and SSA2) deleted shows thermotolerance comparable to mildly heatshocked wild type yeast, as well as increased protein synthesis and ubiquitin-proteasome protein degradation. Since mRNA abundance does not always correlate well with protein expression levels it is essential to study proteins directly. We used a gel-based approach to identify stress-responsive proteins in the ssa1/2 mutant and identified 43 differentially expressed spots. These were trypsin-digested and analyzed by nano electrospray ionization liquid chromatography tandem mass spectrometry (nESI-LC-MS/MS). A total of 22 non-redundant proteins were identified, 11 of which were confirmed by N-terminal sequencing. Nine proteins, most of which were up-regulated (2-fold or more) in the ssa1/2 mutant, proved to be stress-inducible proteins such as molecular chaperones and anti-oxidant proteins, or proteins related to carbohydrate metabolism. Interestingly, a translational factor Hyp2p up-regulated in the mutant was also found to be highly phosphorylated. These results indicate that the cytosolic Hsp70s, Ssa1p and Ssa2p, regulate an abundance of proteins mainly involved in stress responses and protein synthesis.
The specific pair of heat shock protein 70 (Hsp70) and Hsp40 constitutes an essential molecular chaperone system involved in numerous cellular processes, including the proper folding/refolding and transport of proteins. Hsp40 family members are characterized by the presence of a conserved J-domain (JD) that functions as a co-chaperone of Hsp70. Tumorous imaginal disc 1 (Tid1) is a tumor suppressor protein belonging to the DNAJA3 subfamily of Hsp40 and functions as a co-chaperone of the mitochondrial Hsp70, mortalin. In this work, we performed nuclear magnetic resonance spectroscopy to determine the solution structure of JD and its interaction with the glycine/phenylalanine-rich region (GF-motif) of human Tid1. Notably, Tid1-JD, whose conformation was consistent with that of the DNAJB1 JD, appeared to stably interact with its subsequent GF-motif region. Collectively with our sequence analysis, the present results demonstrate that the functional and regulatory mode of Tid1 resembles that of the DNAJB1 subfamily members rather than DNAJA1 or DNAJA2 subfamily proteins. Therefore, it is suggested that an allosteric interaction between mortalin and Tid1 is involved in the mitochondrial Hsp70/Hsp40 chaperone system.
Purpose: The tumor suppressor gene p53 has been shown to be a factor in the carcinogenesis or progression of gastric cancer. The mutant p53 has been reported to cause a higher risk of lymph-node metastasis. Futhermore, mutation of the p53 has been linked to a poor prognosis for gastric cancer. The heat shock protein-27 (HSP27), a stress protein, has also been reported to be a poor prognostic factor in ovarian and breast cancers. However, in gastric-cancer patients, controversies exist as to its influence on the prognosis. In the present study, we used an immunohistochemical stain to observe the effects of p53 and HSP27 on the clinicopathological factors and on the prognosis for gastric-cancer patients. Materials and Methods: To evaluate the significance of p53 and HSP27 in gastric cancer patients, we analyzed 212 cases of gastric cancer (stage I.IV). Tissue samples of 212 patients were stained immunohistochemically for the mutant p53 protein and for HSP27. The correlations between protein expression and the clinicopathological factors were investigated. Results: The overall expression rates for p53 and HSP27 were $36.9\%\;and\;27.8\%$, respectively. p53 and HSP27 were correlated to each other because the HSP27 expression rate was higher in the p53-positive group (P=0.046). Statistically, the p53 and the HSP27 expression rates were significantly increased in the case of tumor invasiveness, lymphatic metastasis and vessel involvement. Therefore, they play a role in cancer progression. The 5-year survival rates of the p53-positive and the p53-negative groups were $62.8\%\;and\;60.1\%$, respectively (P=0.793) while the 5-year survival rates for the HSP27-positive and HSP27-negative groups were $54.2\%\;and\;63.1\%$, respectively (P=0.090). Conclusion: p53 and HSP27 were correlated to each other in our immunohistochemical study of gastric carcinomas and they were not independent prognostic factors in gastric- cancer patients. However, further studies are needed to determine their prognostic values for gastric-cancer patients.
Water temperature is key factor influencing growth and reproduction of fish and its increase give rise to various physiological changes including gene expression. Heat shock protein (Hsp), one of the molecular chaperones, is highly conserved throughout evolution and its expression is induced by various stressors such as temperature, oxidative, physical and chemical stresses. Here, we isolated partial cDNA clones encoding 70-kDa Hsp (Hsp70) and $\beta$-actin using reverse transcriptase-PCR (RT-PCR) from gut of Rhynchocypris kumgangensis, a Korean indigenous species and cold-water fish, and investigated expression profiles of Hsp70 under an increase of water temperature using $\beta$-actin as an internal control for RT-PCR. Cloned Hsp70 cDNA of R. kumgangensis showed homology to Ctenopharyngodon idella (96%), Hypophthalmichthys molitrix (96%), Danio rerio (93%) and Oncorhynchus mykiss (81%) Hsp70. Cloned $\beta$-actin cDNA of R. kumgangensis showed homology to D. rerio (98%), H. molitrix (97%), C. idella (97%) and O. mykiss (90%) $\beta$-actin. Both mRNA of Hsp70 and $\beta$-actin were expressed in gut, brain, and liver in R. kumgangensis. Futhermore, expression of Hsp70, in brain, was highly augmented by an increase of water temperature. These results suggest that Hsp70 mRNA expression level in brain can be used as a biological molecular marker to represent physiological stress against an increase of water temperature.
Oxidative stress results in sustained release of heat shock protein 90 (HSP90) from vascular smooth muscle cells (VSMCs). We investigated whether extracellular HSP90 predisposed VSMCs to pro-inflammatory phenotype. Exposure of human aortic smooth muscle cells to HSP90 not only significantly enhanced CXCL10 secretion but also increased CXCL10 transcription. HSP90-mediated CXCL10 secretion was attenuated by OxPAPC, a TLR-2/4 inhibitor, and curcumin, a TLR-4 dimerization inhibitor. Inhibitors of diphenyleneiodium chloride and the Akt pathway also attenuated CXCL10 secretion in response to HSP90. The gene delivery of I${\kappa}$B using recombinant adenoviruses and treatment with resveratrol, which inhibit NF-${\kappa}$B activity, significantly attenuated HSP90-induced CXCL10 secretion from VSMCs. We propose that extracellular HSP90 contributes to an inflammatory reaction in the stressed vasculature by inducing CXCL10 expression of VSMCs, and that TLR-4, Akt, and NF-${\kappa}$B play active roles in the process.
Choi, Hee Chan;Choi, Yoon Seok;Kang, Han Seung;Lee, Yoon
Journal of Marine Life Science
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v.3
no.2
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pp.59-66
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2018
The assessment of level of health of the tidal flats can be evaluate by health of organisms inhabit the tidal flats. It is possible to evaluate the precise health level of organisms inhabit the tidal flats using analysis of expression of biomarker genes. The purpose of this research is to evaluate the health of the tidal flats on the west coast using biomarker genes such as heat shock protein 70 (Hsp70), heat shock protein 90 (Hsp90), glutathione S-transferases (GST) and thioredoxin (TRX). These genes are stress, immune, and antioxidant related genes that can be used to look at the health of an organism through gene expression. In this study, we collected manila clam (Ruditapes philippinarum) in 8 analysis areas on the west coast. Expression of the genes was analyzed by RT-qPCR method. Results showed that, the expression of Hsp70, Hsp90, GST and TRX genes were differentially expressed in the 8 analysis areas. In particular, the expression of Hsp90 and GST or the expression of Hsp70 and TRX were similar. This means that there is a substance that reacts specifically to each gene. Therefore, I think suggest that the based on the results of physicochemical analysis, it can be selected genes suitable for analysis. These results suggest that Hsp70, Hsp90, GST and TRX were played roles in biomarker for assessment of the health of tidal flats.
Saccharomyces cerevisiae Hsp30 is a plasma membrane heat shock protein that is induced by various environmental stress conditions. However, the functional role of Hsp30 during diverse environmental stressors is not presently known. To gain insight into its function during thermal stress, we have constructed and characterized a ${\Delta}hsp30$ strain during heat stress. $BY4741{\Delta}hsp30$ cells were found to be more sensitive compared with BY4741 cells, when exposed to a lethal heat stress at $50^{\circ}C$. When budding yeast is exposed to either heat shock or weak organic acid, it inhibits Pma1p activity. In this study, we measured the levels of Pma1p in mutant and Wt cells both during optimal temperature and heat shock temperature. We observed that $BY4741{\Delta}hsp30$ cells showed constitutive reduction of Pma1p. To gain further insights into the role of Hsp30 during heat stress, we compared the total protein profile by 2D gel electrophoresis followed by identification of differentially expressed spots by LC-MS. We observed that contrary to that expected from thermal-stress-induced changes in gene expression, the ${\Delta}hsp30$ mutant maintained elevated levels of Pdc1p, Trx1p, and Nbp35p and reduced levels of Atp2p and Sod1p during heat shock. In conclusion, Hsp30 is necessary during lethal heat stress, for the maintenance of Pma1p and a set of thermal stress response functions.
Jo, Pil-Gue;Choi, Yong-Ki;An, Kwang-Wook;Choi, Cheol-Young
Journal of Aquaculture
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v.20
no.4
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pp.205-211
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2007
Stress-inducible proteins may function in part as molecular chaperones, protecting cells from damage due to various stresses and helping to maintain homeostasis. We examined the mRNA expression patterns of a 68-kDa heat shock protein (HSP68) and 78-kDa glucose-regulated protein (GRP78) in relation to physiological changes in Pacific oyster Crassostrea gigas under osmotic stress. Expression of HSP68 and GRP78 mRNA in the gill significantly increased until 48 h in a hypersaline environment (HRE) and 72 h in a hyposaline environment (HOE), and then decreased. Osmolality and the concentrations of $Na^+$, $Cl^-$, and $Ca^{2+}$ in the hemolymph of HRE oysters significantly increased until 72 h (the highest value) and then gradually decreased; in HOE oysters, these values significantly decreased until 72 h (the lowest value), and then increased. These results suggest that osmolality and $Na^+$, $Cl^-$, and $Ca^{2+}$ concentrations were stabilized by HSP68 and GRP78, and indicate that these two stress-induced proteins play an important role in regulating the metabolism and protecting the cells of the Pacific oysters exposed to salinity changes.
Exposure indices are important tools which enable scientists to reliably predict and detect exposures to xenobiotics and resultant cell injury. Since the de novo synthesis of stress proteins can be detected early after exposure to some agents, analysis of toxicant-induced changes in gene expression, i.e. alterations in patterns of protein synthesis, may be useful to develop as biomarkers of exposure and toxicity. The acute and chronic effects of cadmium(Cd, $CdCl_2$ 20 mg/kg) on Wistar male rats were evaluated concerning cadmium contents, tissues enzyme activity, HSP expression. The results of the study were as follows: 1. Less cadmium was absorbed through the digestive tracts, but the ratio of contents in renal to hepatic cadmium was higher at 8 weeks after treatment. 2. ALT(alanine aminotransferase), AST(aspartate aminotransferase), glucose, BUN(blood urea nitrogen), creatinine, the key indices of the clinical changes in hepatic and renal function were significantly changed by the cadmium treatment after 1 week in liver, after 4 weeks in kidney. 3. Enhanced synthesis of 70 KDa relative molecular mass proteins were detected in 2 hours after cadmium exposure, with maximum activity occurring at 8~48 hours. Induction of $HSP_{70}$ was evident at proximal tubules and glomeruli in kidney. Testicular cells produced enough HSP to be detected normally. From the above results, it could be concluded that $HSP_{70}$ induction by the cadmium treatment was a rapid reaction to indicate the exposure of xenobiotics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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