Proceedings of the Korean Society of Developmental Biology Conference
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2003.10a
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pp.95-95
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2003
Inositol은 세포의증식 및 정보전달과정에 관여하는 phosphatidylinositol (PI)의 구성성분으로서 중요한 세포내 기능을 수행한다. P1는 세포내에서 특이적 인산화효소에 의하여 Pl4-phosphate(PIP), Pl4,5-phosphate($PIP_2$)로 변환되며 PIP$_2$는 phospholipase C(PLC)에 의하여 세포내 second messengers인 1,2-diacylglycerol (DAG)와 inositol 1,4,5-triphosphate ($IP_3$)로 변환된다. 이렇게 생산된 DAG와 IP3는 각각 protein kinase C의 활성과 $Ca^{2++}$의 동원에 관여하여 다양한 세포내 신호전달에 관여하는 것으로 보고되고 있다. 또한 mouse에서 $IP_3$의 작용에 의한 $Ca^{2++}$의 상승은 난모세포의 성숙분열이 촉진되고 돼지 난포세포에 있어서도 PI대사가 일어나고 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 돼지 미성숙 난모세포의 성숙과 단위발생에 미치는 inositol의 영향을 확인하기 위하여 실시하였다. inositol의 농도가 난포란의 성숙에 미치는 영향을 검토하기 위하여 난포란을 각각 $150 \mu mole$, $250 \mu mole$, $350 \mu mole$, inositol을 포함하는 Whitten's 배양액에서 44시간 성숙시킨 결과 $93.57 \pm 4.21, 93.91 \pm 2.71, 92.96 \pm 3.58%$가 성숙되어 대조구의 $87.10 \pm 4.21$보다 유의적(P<0.05)으로 차이를 나타내었다. 난포란의 등급에 따른 inositol의 영향을 확인하기 위하여 형태적으로 난구세포가 치밀한 난포란과 난구세포가 치밀하지 않은 난포란을 $250 \mu mole$ inositol을 포함하는 Whitten's 배양액에서 성숙을 유도한 결과 난구세포가 치밀한 난포란과 난구세포가 치밀하지 않은 난포란에서 inositol을 첨가하였을 때 성숙율은 각각 $95.35 \pm 2.22와 63.55 \pm 8.12$로 inositol을 첨가하지 않은 대조구보다($89.21 \pm 3.69와 48.56 \pm 8.99$) 유의적인 차이를 보였다. 난구세포가 inositol에 의한 성숙에 미치는 영향을 확인하기 위하여 난구세포를 제거한 난포란을 inositol을 포함하는 배지에서 성숙을 유도한 결과 inositol을 첨가하지 않은 처리구보다 양호한 성숙율을 보였다.
The ability of oocytes to undergo normal fertilization and embryo development is acquired during oocyte maturation which is transition from the germinal vesicle stage (GV), germinal vesicle breakdown (GVBD) to metaphase of meiosis II (MII). Part of this process includes redistribution of inositol 1, 4, 5-triphosphate receptor (IP3R), a predominant $Ca^{2+}$ channel on the endoplasmic reticulum membrane. Type 1 IP3R (IP3R1) is expressed in mouse oocytes dominantly. At GV stage, IP3R1 are arranged as a network throughout the cytoplasm with minute accumulation around the nucleus. At MII stage, IP3R1 diffuses to the entire cytoplasm in a more reticular manner, and obvious clusters of IP3R1 are observed at the cortex of the egg. This structural reorganization provides acquisition of $[Ca^{2+}]_i$ oscillatory activity during fertilization. In this review, general properties of IP3R1 in somatic cells and mammalian oocyte are introduced.
Kim, Nam-Kuk;Kim, Geon-Seok;Jung, Yu-Sung;Moon, Hee-Joo;Cho, Yong-Min;Yoon, Du-Hak
Journal of Animal Science and Technology
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v.51
no.4
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pp.289-294
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2009
Inositol 1,4,5-triphosphate receptor type 1 (IP3R1) is a $Ca^{2+}$ release channel that responds to the second messenger IP3 and that modulates diverse cellular functions such as contraction/excitation, secretion, gene expression and cellular growth. We discovered single nucleotide polymorphisms (SNPs) within IP3R1 gene and analyzed associations between gene polymorphisms and carcass traits in Korean cattle (Hanwoo) in order to develop novel DNA markers at genomic level. Three SNPs were detected at the position of g.1428617A>G, g.1418843C>T and g.1414377C>T with 24 unrelated Hanwoo samples by direct sequencing of the PCR products. We found that genotype of g.1414377C>T SNP was associated with live weight (P<0.05) and carcass weight (P<0.01) using the general linear model of SAS package. These results suggest that polymorphism of IP3R1 gene was associated with weight-related traits in Hanwoo.
The receptor activator of NF-${\kappa}B$ ligand (RANKL) signal is an activator of tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6), which leads to the activation of NF-${\kappa}B$ and other signal transduction pathways essential for osteoclastogenesis, such as $Ca^{2+}$ signaling. However, the intracellular levels of inositol 1,4,5-trisphosphate ($IP_3$) and $IP_3$-mediated cellular function of RANKL during osteoclastogenesis are not known. In the present study, we determined the levels of $IP_3$ and evaluated $IP_3$-mediated osteoclast differentiation and osteoclast activity by RANKL treatment of mouse leukemic macrophage cells (RAW 264.7) and mouse bone marrow-derived monocyte/macrophage precursor cells (BMMs). During osteoclastogenesis, the expression levels of $Ca^{2+}$ signaling proteins such as $IP_3$ receptors ($IP_3Rs$), plasma membrane $Ca^{2+}$ ATPase, and sarco/endoplasmic reticulum $Ca^{2+}$ ATPase type2 did not change by RANKL treatment for up to 6 days in both cell types. At 24 h after RANKL treatment, a higher steady-state level of $IP_3$ was observed in RAW264.7 cells transfected with green fluorescent protein (GFP)-tagged pleckstrin homology (PH) domains of phospholipase C (PLC) ${\delta}$, a probe specifically detecting intracellular $IP_3$ levels. In BMMs, the inhibition of PLC with U73122 [a specific inhibitor of phospholipase C (PLC)[ and of $IP_3Rs$ with 2-aminoethoxydiphenyl borate (2APB; a non-specific inhibitor of $IP_3Rs$) inhibited the generation of RANKL-induced multinucleated cells and decreased the bone-resorption rate in dentin slice, respectively. These results suggest that intracellular $IP_3$ levels and the $IP_3$-mediated signaling pathway play an important role in RANKL-induced osteoclastogenesis.
Brain, heart, liver, lung, kidney and thymus etc. 12 organs were removed and homogenized from Dawley-Sprague rats after suffocation. After fractionation of the tissue cytosols, enzymatic activities of the key enzymes in metabolic inositol phosphates cycle, PLC, IPSK and Ins(1,4,5) P35-phosphatase, were measured respectively. Hybridoma monoclones producing anti-lP3K murine monoclonal antibodies were obtained by the fusion of SP2/Ag 0-14 and spleen cells of mouse immunized with purified 53KDa IPSK, screening and cloning procedures. 18 cloned hybridoma cells were obtained, background due to nonspecific binding was very low with 10 clones. These Abs were purified from ascitic fluids by using affi-gel 15, and determined subtype of Abs. When immunoreactivities for rat tissues IP3K were exercised by adding the mixed Abs of 19Gl and 19G2b, they showed an overall similarity with noncompetitive inhibition. Brain tissue has high sensitivity for anti-lP3K Ab, whereas heart tissue has very low activity. In kinetic parameters Km value was 1.58 mM and Vmx value was 5.41umol/min/ml, respectively Only one form of 40 KDa IPSK was detected in heart tissues, however rat brain contains at least three immunologically distinct IP3K (53, 51 and 40 KDa) in western blot analysis. Of them 53 KDa protein was major enzyme in enzymatic activity. Northern blot analysis with 32P-labeled CDNA probe which encodes 1.8 Kb IPSK gene was performed. These results suggest that IPSK are regulated at transcriptional level during rat tissue development.
During blood vessel damage, an essential step in the hemostatic process is platelet activation. However, it is important to properly control platelet activation, as various cardiovascular diseases, such as stroke, atherosclerosis, and myocardial infarction, are also caused by excessive platelet activation. Found primarily in the roots of plants of the genus Artemisia or Scopolia, isoscopoletin has been studied to demonstrate its potential pharmacological effects against Alzheimer's disease and anticancer, but the mechanisms and roles involved in thrombus formation and platelet aggregation are insufficient. This study investigated the effect of isoscopoletin on U46619-induced human platelet activation. As a result, isoscopoletin significantly increased the levels of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) dose-dependently. In addition, isoscopoletin significantly phosphorylated inositol 1, 4, 5-triphosphate receptor (IP3R) and vasodilator-stimulated phosphprotein (VASP), which are known substrates for cAMP-dependent kinases and cGMP-dependent kinases. Phosphorylated IP3R by isoscopoletin inhibited Ca2+ mobilization from the dense tubular system Ca2+ channels to cytosol, and phosphorylated VASP was involved in the inhibition of fibrinogen binding through αIIb/β3 inactivation in the platelet membrane. Isoscopoletin finally reduced thrombin-induced fibrin clotting production. Therefore, this study suggests that isoscopoletin has a potent antiplatelet effect and may be helpful for platelet-related thrombotic diseases.
Platelet activation is essential for hemostatic process on blood vessel damage. However, excessive platelet activation can cause some cardiovascular diseases including atherosclerosis, thrombosis, and myocardial infarction. Scoparone is commonly encountered in the roots of genus Artemisia or Scopolia, and has been studied for its potential pharmacological properties including immunosuppression and vasorelaxation, but antiplatelet effects of scoparone have not been reported yet. We investigated the effect of scoparone on human platelet activation prompted by an analogue of thromboxane A2, U46619. As the results, scoparone dose-dependently increased cyclic adenosine monophosphate (cAMP) levels as well as cyclic guanosine monophosphate (cGMP) levels, both being aggregation-inhibiting molecules. In addition, scoparone strongly phosphorylated inositol 1, 4, 5-triphosphate receptor (IP3R) and vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP), substrates of cAMP dependent kinase and cGMP dependent kinase. Phosphorylation of IP3R by scoparone resulted in inhibition of Ca2+ mobilization in calcium channels in a dense tubular system, and phosphorylation of VASP by scoparone led to an inability of fibrinogen being able to bind to αIIb/β3. Finally, scoparone inhibited thrombin-induced fibrin clotting, thereby reducing thrombus formation. Therefore, we suggest that scoparone has a strong antiplatelet effect and is highly probable to prevent platelet-derived vascular disease.
An essential component of the hemostatic process during vascular damage is platelet activation. However, many cardiovascular diseases, such as atherosclerosis, thrombosis, and myocardial infarction, can develop due to excessive platelet activation. Isoscopoletin, found primarily in plant roots of the genus Artemisia or Scopolia, has been studied to demonstrate potential pharmacological effects on Alzheimer's disease and anticancer, but its mechanisms and role in relation to thrombus formation and platelet aggregation have not yet been discovered. This research investigated the effect of isoscopoletin on collagen-induced human platelet activation. As a result, isoscopoletin strongly increased cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) levels in a concentration-dependent manner. In addition, isoscopoletin greatly phosphorylated inositol 1,4,5-triphosphate receptor (IP3R) and vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP), known substrates of cAMP-dependent kinase and cGMP dependent kinase. Phosphorylation of IP3R by isoscopoletin induced Ca2+ inhibition from the dense tubular system Ca2+ channels, and VASP phosphorylation was involved in fibrinogen binding inhibition by inactivating αIIb/β3 in the platelet membrane. Isoscopoletin finally reduced thrombin-induced fibrin clot production and finally reduced thrombus formation. Therefore, this research suggests that isoscopoletin has strong antiplatelet effects and is likely to be helpful for thrombotic diseases involving platelets by acting as a prophylactic and therapeutic agent.
Tempting to further understand the molecular mechanism of pharmacological action of ethanol, we evaluated effects of phosphatidylethanol (PET) on inositol 1,4,5-triphosphate (IP3) level and protein kinase C (PKC) activity in cultured NG108-15 cells. PET increased intracellular concentration of IP$_3$. PET incorporation into membranes of NG108-15 cells had no effect on the phosphorylation of the PKC-specific substrate MBP$\_$4-14/, thus indicates that PET does not affect PKC activity in this system.
IPSKCDNA gene(1.8 kbp) encoding rat brain IP3K enzyme contained Not I restric site in open reading frame. The Not I sequence, GCGGCCGC, was converted to GCAGCCGC by site-directed mutagenesis. The mutated IP3KcDNA was digested with EcoR I and ligated with EcoR I-restricted psp72·Not2 vector. The resulting psp72 · Not2-IP3KCDNA was digested with the Not I restriction enzyme and then subcloned into the Not I -digested PZIP · NeoSV(X) mammalian expression vector. The PZIP · NeoSV(X) -IPSKCDNA was transfected into CCL39 hamster lung fibroblast cells. The efficiency of the expressed IPSKCDNA gene was significantly higher than expected generally, not only a mean 5-fold increase in the amount of enzyme, but also 16-fold increase in enzyme activity from tractsfected CCL39 cells by the method of Western blot using anti-lP3K antibodies. Both distribution of IPSK in various rat tissues and biochemical properties were discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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