철은 사람에게 필수적인 영양소일 뿐 아니라 해로운 요소로도 작용한다. 이러한 철에 의해 진핵생물체에서 발현이 조절되는 유전자들을 밝히기 위해 철이 첨가되거나, 제거된 조건에서 배양된 HeLa세포로부터 RNA differential display 방법을 이용하여 발현 또는 억제되는 유전자들을 선별하였다. 모두 24개의 유전자가 선별되었으며, 염기배열 확인과 northern blot의 발현 확인과정을 거쳐 4개의 유전자들이 철에 의해 영향을 받는 것으로 확인되었다.
Excess free iron generates oxidative stress that may contribute to the pathogenesis of various causes of neurodegenerative diseases. In this study, we assessed the modification of ferritin induced by $H_2O_2$. When ferritin was incubated with $H_2O_2$, the degradation of ferritin L-chain increased with the $H_2O_2$ concentration whereas ferritin H-chain was remained. Free radical scavengers, azide, thiourea, and N-acetyl-$_L$-cysteine suppressed the $H_2O_2$-mediated ferritin modification. The iron specific chelator, deferoxamine, effectively prevented $H_2O_2$-mediated ferritin degradation in modified ferritin. The release of iron ions from ferritin was increased in $H_2O_2$ concentration-dependent manner. The present results suggest that free radicals may play a role in the modification and iron releasing of ferritin by $H_2O_2$. It is assumed that oxidative damage of ferritin by $H_2O_2$ may induce the increase of iron content in cells and subsequently lead to the deleterious condition.
Iron is an essential divalent ion for aerobic life. Life has evolved to maintain iron homeostasis for normal cellular and physiological functions and therefore imbalances in iron levels exert a wide range of consequences. Responses to iron dysregulation in blood development, however, remain elusive. Here, we found that iron homeostasis is critical for differentiation of Drosophila blood cells in the larval hematopoietic organ, called the lymph gland. Supplementation of an iron chelator, bathophenanthroline disulfate (BPS) results in an excessive differentiation of the crystal cell in the lymph gland. This phenotype is recapitulated by loss of Fer1HCH in the intestine, indicating that reduced levels of systemic iron enhances crystal cell differentiation. Detailed analysis of Fer1HCH-tagged-GFP revealed that Fer1HCH is also expressed in the hematopoietic systems. Lastly, blocking Fer1HCH expression in the mature blood cells showed marked increase in the blood differentiation of both crystal cells and plasmatocytes. Thus, our work suggests a relevance of systemic and local iron homeostasis in blood differentiation, prompting further investigation of molecular mechanisms underlying iron regulation and cell fate determination in the hematopoietic system.
대표적인 방사선저항성 미생물인 Deinococcus radiodurans의 구리이온($CuCl_2,250{\mu}M$)에 대한 발현체 분석을 DNA microarray를 이용하여 수행하였다. 총 3,187개의 open reading frame중 70개의 유전자 발현이 2배 이상증가(64개) 또는 감소(6개)하였다. 이들 중 흥미롭게도 철이온 흡수 관련 유전자들로 추정되는 두 개 operon ($DRB0014{\sim}DRB0017$과 $DRB0121{\sim}DRB0125$)의 발현이 가장 높게 증가하였다. 두 operon의 첫 번째 유전자인 DRB0014와DRB0125의 발현을 실시간 정략 PCR을 이용하여 분석한 결과, 두 유전자 모두 구리 이온($CuCl_2,250{\mu}M$) 또는 철이온 킬레이트화합물(2,2'-dipyridyl, $ 250{\mu}M$)을 첨가하였을 경우 발현이 10배 이상 증가하였으나 철이온($FeCl_3,250{\mu}M$) 또는 구리 이온 킬레이트화합물(bathocuproine disulphonate, $250{\mu}M$)이 존재할 때에는 발현이 변화하지 않았다. 따라서 D. radiodurans의 구리 대사는 철 흡수 시스템과 관련이 있는 것으로 추정된다. 그러나 DRB0014와DRB0125의 변이는D. radiodurans의 구리 저항성 및 방사선 저항성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다.
Cheong, Jae-Hoon;Tan, Tan Blendyl;Kim, Y.B.;Bannon, Bannon Desmond;Olivi, Olivi Luisa;Bressler, Bressler Joseph
대한약학회:학술대회논문집
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대한약학회 2003년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2-2
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pp.117.2-117.2
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2003
The mechanism by which lead enters glial cells was examined. The uptake of lead reached saturation when assays were performed in buffers at pH 5.5 and 7.4. The Vmax and Km was 2.7 pmoles/mg protein/min and 13.4 M in the buffer at pH 7.4, respectively, whereas the Vmax and Km was 329 fmoles/mg and 8.2 M in the buffer at pH 5.5, respectively. Uptake in a buffer at pH 5.5 but not at pH 7.4 was inhibited by iron. Cells treated with the iron chelator desferoxamine displayed higher levels of the divalent metal transporter mRNA and protein. (omitted)
A red tide organism, Amphidinium carterae was incubated under different iron/chelator and nitrate concentrations to investigate the factors controlling the growth. The chelation capacity played a critical role in regulating the nitrate reductase (NR) activity and in vivo fluorescence of this organism. However, there was a significant difference between the NR activity and in vivo fluorescence in response to trace metals and chelator treatments. In vivo fluorescence was the highest in FeEDTA 10 ${\mu}$M treatments and the lowest in DTPA 10 ${\mu}$M treatments. This indicates that the availability of the trace metal is important in regulating the in vivo fluorescence of this photosynthetic microalgae In contrast, NR activity showed the highest values in trace metal enriched treatments, and trace metal + DTPA treatments showed fairly high NR activities. This suggests that DTPA treatment did not hinder the NR activity as much as it did in vivo fluorescence. In vivo fluorescence and NR activity increased with nitrate concentration of up to 50 ${\mu}$M and remained relatively constant or the rate of increase decreased above that concentration, indicating that initial nitrate concentration of higher than a certain level would not accelerate the growth of A. carterae. Further investigation is needed to elucidate the reason for the difference in timing sequence between the NR and in vivo fluorescence in response to different metal treatments and chelation capacity.
Excess free iron generates oxidative stress that may contribute to the pathogenesis of various causes of neurodegenerative diseases. Previous studies have shown that one of the primary causes of increased brain iron may be the release of excess iron from intracellular iron storage molecules. In this study, we attempted to characterize the oxidative damage of DNA induced by the reaction of ferritin with $H_2O_2$. When DNA was incubated with ferritin and $H_2O_2$, DNA strand breakage increased in a time-dependent manner. Hydroxyl radical scavengers strongly inhibited the ferritin/$H_2O_2$ system-induced DNA cleavage. We investigated the generation of hydroxyl radical in the reaction of ferritin with $H_2O_2$ using a chromogen, 2,2'-azinobis-(2-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate) (ABTS), which reacted with ${\cdot}OH$ to form $ABTS^{+\cdot}$. The initial rate of $ABTS^{+\cdot}$ formation increased as a function of incubation time. These results suggest that DNA strand breakage is mediated in the reaction of ferritin with $H_2O_2$ via the generation of hydroxyl radicals. The iron-specific chelator, deferoxamine, also inhibited DNA cleavage. Spectrophotometric study using a color reagent showed that the release of iron from $H_2O_2$-treated ferritin increased in a time-dependent manner. Ferritin enhanced mutation of the lacZ' gene in the presence of $H_2O_2$ when measured as a loss of $\alpha$-complementation. These results indicate that ferritin/$H_2O_2$ system-mediated DNA cleavage and mutation may be attributable to hydroxyl radical generation via a Fenton-like reaction of free iron ions released from oxidatively damaged ferritin.
A promoter that is inducible by paraquat and menadione, the superoxide generators, independently of soxRS has been found in front of the sufABCDSE operon in Escherichia coli. Based on the observation that SufA is a holomog of IscA that functions in the assembly of iron sulfur cluster and the sufA promoter (sufAp) contains a putative Fur-binding consensus, we investigated whether this gene is regulated by Fur, a ferric uptake regulator, When examined in several sufAp-lacZ chromosomal fusion strains, sufAp was induced by EDTA, an iron chelator and a well-known Fur-inducer, The basal level of sufA expression increased dramatically in fur mutant, suggesting repression of sufAp by Fur. The derepression in fur mutant and EDTA-induction of sufA expression required nucleotides up to -61, where a putative Fur box is located. Purified Fur protein bound to the DNA fragment containing the putative Fur box between -35 and -10 promoter elements. The regulation by Fur and menadione induction of sufAp acted independently. The rpoS mutation increased sufA induction by menadione, suggesting that the stationary sigma factor RpoS acts negatively on sufA induction.
Kim, Nam Hoon;Jeong, Moon Sik;Choi, Soo Young;Kang, Jung Hoon
Molecules and Cells
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제22권2호
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pp.220-227
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2006
Oxidative alteration of mitochondrial cytochrome c has been linked to disease and is one of the causes of proapoptotic events. We have investigated the modification of cytochrome c by $H_2O_2$. When cytochrome c was incubated with $H_2O_2$, oligomerization of the protein increased and the formation of carbonyl derivatives and dityrosine was stimulated. Radical scavengers prevented these effects suggesting that free radicals are implicated in the $H_2O_2$-mediated oligomerization. Oligomerization was significantly inhibited by the iron chelator, deferoxamine. During incubation of deoxyribose with cytochrome c and $H_2O_2$, damage to the deoxyribose occurred in parallel with the release of iron from cytochrome c. When cytochrome c that had been exposed to $H_2O_2$ was analyzed by amino acid analysis, the tyrosine, histidine and methionine residues proved to be particularly sensitive. These results suggest that $H_2O_2$-mediated cytochrome c oligomerization is due to oxidative damage resulting from free radicals generated by a combination of the peroxidase activity of cytochrome c and the Fenton reaction of free iron released from the oxidatively-damaged protein.
Minkyung Park;Young-Lai Cho;Yumin Choi;Jeong-Ki Min;Young-Jun Park;Sung-Jin Yoon;Dae-Soo Kim;Mi-Young Son;Su Wol Chung;Heedoo Lee;Seon-Jin Lee
BMB Reports
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제56권2호
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pp.96-101
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2023
Particulate matter is an air pollutant composed of various components, and has adverse effects on the human body. Particulate matter is known to induce cell death by generating an imbalance in the antioxidant system; however, the underlying mechanism has not been elucidated. In the present study, we demonstrated the cytotoxic effects of the size and composition of particulate matter on small intestine cells. We found that particulate matter 2.5 (PM2.5) with extraction ion (EI) components (PM2.5 EI), is more cytotoxic than PM containing only polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Additionally, PM-induced cell death is characteristic of ferroptosis, and includes iron accumulation, lipid peroxidation, and reactive oxygen species (ROS) generation. Furthermore, ferroptosis inhibitor as liproxstatin-1 and iron-chelator as deferiprone attenuated cell mortality, lipid peroxidation, iron accumulation, and ROS production after PM2.5 EI treatment in human small intestinal cells. These results suggest that PM2.5 EI may increase ferroptotic-cell death by iron accumulation and ROS generation, and offer a potential therapeutic clue for inflammatory bowel diseases in human small intestinal cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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