Jagadeb, Manaswini;Konkimalla, V. Badireenath;Rath, Surya Narayan;Das, Rohit Pritam
Genomics & Informatics
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v.12
no.4
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pp.283-288
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2014
Among all serious diseases globally, diabetes (type 1 and type 2) still poses a major challenge to the world population. Several target proteins have been identified, and the etiology causing diabetes has been reasonably well studied. But, there is still a gap in deciding on the choice of a drug, especially when the target is mutated. Mutations in the KCNJ11 gene, encoding the kir6.2 channel, are reported to be associated with congenital hyperinsulinism, having a major impact in causing type 1 diabetes, and due to the lack of its 3D structure, an attempt has been made to predict the structure of kir6.2, applying fold recognition methods. The current work is intended to investigate the affinity of four phytochemicals namely, curcumin (Curcuma longa), genistein (Genista tinctoria), piperine (Piper nigrum), and pterostilbene (Vitis vinifera) in a normal as well as in a mutant kir6.2 model by adopting a molecular docking methodology. The phytochemicals were docked in both wild and mutated kir6.2 models in two rounds: blind docking followed by ATP-binding pocket-specific docking. From the binding pockets, the common interacting amino acid residues participating strongly within the binding pocket were identified and compared. From the study, we conclude that these phytochemicals have strong affinity in both the normal and mutant kir6.2 model. This work would be helpful for further study of the phytochemicals above for the treatment of type 1 diabetes by targeting the kir6.2 channel.
Fangchinoline (FAN) is a bisbenzylisoquinoline alkaloid that is widely known for its anti-tumor properties. The goal of this study is to examine the effects of FAN on arthritis and the possible pathways it acts on. Human fibroblast-like synovial cells (FLS), carrageenan/kaolin arthritis rat model (C/K), and collagen-induced arthritis (CIA) mice model were used to establish the efficiency of FAN in arthritis. Human FLS cells were treated with FAN (1, 2.5, 5, 10 µM) 1 h before IL-1β (10 ng/mL) stimulation. Cell viability, reactive oxygen species measurement, and western blot analysis of inflammatory mediators and the MAPK and NF-κB pathways were performed. In the animal models, after induction of arthritis, the rodents were given 10 and 30 mg/kg of FAN orally 1 h before conducting behavioral experiments such as weight distribution ratio, knee thickness measurement, squeaking score, body weight measurement, paw volume measurement, and arthritis index measurement. Rodent knee joints were also analyzed histologically through H&E staining and safranin staining. FAN decreased the production of inflammatory cytokines and ROS in human FLS cells as well as the phosphorylation of the MAPK pathway and NF-κB pathway in human FLS cells. The behavioral parameters in the C/K rat model and CIA mouse model and inflammatory signs in the histological analysis were found to be ameliorated in FAN-treated groups. Cartilage degradation in CIA mice knee joints were shown to have been suppressed by FAN. These findings suggest that fangchinoline has the potential to be a therapeutic source for the treatment of rheumatoid arthritis.
Kim, Donghee;Li, Hui Ying;Lee, Jong Han;Oh, Yoon Sin;Jun, Hee-Sook
Experimental and Molecular Medicine
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v.51
no.2
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pp.9.1-9.10
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2019
Mesangial cell proliferation has been identified as a major factor contributing to glomerulosclerosis, which is a typical symptom of diabetic nephropathy (DN). Lysophosphatidic acid (LPA) levels are increased in the glomerulus of the kidney in diabetic mice. LPA is a critical regulator that induces mesangial cell proliferation; however, its effect and molecular mechanisms remain unknown. The proportion of ${\alpha}-SMA^+/PCNA^+$ cells was increased in the kidney cortex of db/db mice compared with control mice. Treatment with LPA concomitantly increased the proliferation of mouse mesangial cells (SV40 MES13) and the expression of cyclin D1 and CDK4. On the other hand, the expression of $p27^{Kip1}$ was decreased. The expression of $Kr{\ddot{u}}ppel$-like factor 5 (KLF5) was upregulated in the kidney cortex of db/db mice and LPA-treated SV40 MES13 cells. RNAi-mediated silencing of KLF5 reversed these effects and inhibited the proliferation of LPA-treated cells. Mitogen-activated protein kinases (MAPKs) were activated, and the expression of early growth response 1 (Egr1) was subsequently increased in LPA-treated SV40 MES13 cells and the kidney cortex of db/db mice. Moreover, LPA significantly increased the activity of the Ras-related C3 botulinum toxin substrate (Rac1) GTPase in SV40 MES13 cells, and the dominant-negative form of Rac1 partially inhibited the phosphorylation of p38 and upregulation of Egr1 and KLF5 induced by LPA. LPA-induced hyperproliferation was attenuated by the inhibition of Rac1 activity. Based on these results, the Rac1/MAPK/KLF5 signaling pathway was one of the mechanisms by which LPA induced mesangial cell proliferation in DN models.
This paper presents a numerical investigation of the influence of water molecule thickness on frictional behavior at the nanoscale using molecular dynamics simulation. Three different models, comprising water thin films of various thicknesses, were built, and indentation and sliding simulations were performed using the models. Various normal loads were applied by indenting the Si tip on the water film for the sliding simulation to evaluate the interplay between the water thin film thickness and the normal load. The results of the simulations showed that the friction force generally increased with respect to the normal load and thickness of the water thin film. The friction coefficient varied with respect to the normal load and the water film thickness. The friction coefficient was the smallest under a moderate normal force and increased with decreasing or increasing normal loads. As the water film became thicker, the contact area between the tip and water film became larger. Under well-lubricated conditions, the friction force was proportional to the contact area regardless of the water film thickness. As the normal force increased above a critical condition, the water molecules beneath the Si tip spread out; thus, the film could not provide lubrication. Consequently, the substrate was permanently deformed by direct contact with the Si tip, while the friction force and friction coefficient significantly increased. The results suggest that a thin water film can effectively reduce friction under relatively low normal load and contact pressure conditions. In addition, the contact area between the contacting surfaces dominates the friction force.
A series of O,O-dialkyl-1-phenoxyacetoxy-1-methylphosphonate analogues (1~22) as a new class of potent inhibitors of pyruvate dehydrogenase were synthesized and 3D-QSARs (three dimensional qantitative structure-activity relationships) models on the pre-emergency herbicidal activity against the seed of cucumber (Cucumus Sativa L.) were derived and discussed quantitatively using comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative molecular similarity indeces analysis (CoMSIA) methods. The statistical values of CoMSIA models were better predictability and fitness than those of CoMFA models. The inhibitory activities according to the optimized CoMSIA model I were dependent on the electrostatic field (41.4%), the H-bond acceptor field (26.0%), the hydrophobic field (20.8%) and the steric field (11.7%). And also, it was found that the optimized CoMSIA model I with the sensitivity to the perturbation ($d_q{^{2'}}/dr^2{_{yy'}}$ = 0.830) and the prediction ($q^2$ = 0.503) produced by a progressive scrambling analyses were not dependent on chance correlation. From the results of graphical analyses on the contour maps with the optimized CoMSIA model I, it is expected that the structural distinctions and descriptors that subscribe to herbicidal activities will be able to apply new an herbicide design.
Radioiodide uptake in thyroid follicular epithelial cells, mediated by a plasma membrane transporter, sodium iodide symporter (NIS), provides a first step mechanism for thyroid cancer detection by radioiodide injection and effective radioiodide treatment for patients with invasive, recurrent, and/or metastatic thyroid cancers after total thyroidectomy. NIS gene transfer to tumor cells may significantly and specifically enhance internal radioactive accumulation of tumors following radioiodide administration, and result in better tumor control. NIS gene transfers have been successfully performed in a variety of tumor animal models by either plasmid-mediated transfection or virus (adenovirus or retrovirus)-mediated gene delivery. These animal models include nude mice xenografted with human melanoma, glioma, breast cancer or prostate cancer, rats with subcutaneous thyroid tumor implantation, as well as the rat intracranial glioma model. In these animal models, non-invasive imaging of in vivo tumors by gamma camera scintigraphy after radioiodide or technetium injection has been performed successfully, suggesting that the NIS can serve as an imaging reporter gene for gene therapy trials. In addition, the tumor killing effects of I-131, ReO4-188 and At-211 after NIS gene transfer have been demonstrated in in vitro clonogenic assays and in vivo radioiodide therapy studies, suggesting that NIS gene can also serve as a therapeutic agent when combined with radioiodide injection. Better NIS-mediated imaging and tumor treatment by radioiodide requires a more efficient and specific system of gene delivery with better retention of radioiodide in tumor. Results thus far are, however, promising, and suggest that NIS gene transfer followed by radioiodide treatment will allow non-invasive in vivo imaging to assess the outcome of gene therapy and provide a therapeutic strategy for a variety of human diseases.
Azad, Abul Kalam;Jahan, Md. Asraful;Hasan, Md. Mahbub;Ishikawa, Takahiro;Sawa, Yoshihiro;Shibata, Hitoshi
BMB Reports
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v.44
no.11
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pp.719-724
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2011
The $Sec61{\alpha}$ subunit is the core subunit of the protein conducting channel which is required for protein translocation in eukaryotes and prokaryotes. In this study, we cloned a $Sec61{\alpha}$ subunit from Penicillium ochrochloron ($PoSec61{\alpha}$). Sequence and 3D structural model analysis showed that $PoSec61{\alpha}$ conserved the typical characteristics of eukaryotic and prokaryotic $Sec61{\alpha}$ subunit homologues. The pore ring known as the constriction point of the channel is formed by seven hydrophobic amino acids. Two methionine residues from transmembrane ${\alpha}$-helice 7 (TM7) contribute to the pore ring formation and projected notably to the pore area and narrowed the pore compared with the superposed residues at the corresponding positions in the crystal structures or the 3D models of the $Sec61{\alpha}$ subunit homologues in archaea or other eukaryotes, respectively. Results reported herein indicate that the pore ring residues differ among $Sec61{\alpha}$ subunit homologues and two hydrophobic residues in the TM7 contribute to the pore ring formation.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.30
no.4
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pp.622-634
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2013
The multi-origin of obesity and its associated diseases made it's a complex area of biomedical science research and severe health disorder. From the 1970s to onwards this health problem turned to an epidemic without having any report of declining yet and it created a red alert to the health sector. Meanwhile, many animal models have been developed to study the lethal effect of obesity. In consequence, many drugs, therapies and strategies have already been adopted based on the findings of those animal models. However, many complicated things based on molecular and generic mechanism has not been clarified to the date. Thus, it is important to develop a need based animal model for the better understanding and strategic planning to eliminate/avoid the obesity disorder. Therefore, the present review would unveil the pros and cons of presently established animal models for obesity research. In addition, it would indicate the required turning direction for further obesity and obesity based disease research.
Theory-based models and high performance simulations are briefly reviewed starting with atomistic methods, such as Electronic Structure calculations, Molecular Dynamics, and Monte Carlo, continuing with meso-scale methods, such as Dislocation Dynamics and Phase Field, and ending with continuum methods that include Finite Element and Finite Volume. Special attention is paid to relating thermo-mechanical and chemical properties of the fuel to reactor parameters. By inserting atomistic models of point defects into continuum thermo-chemical calculations, a model of oxygen diffusivity in $UO_{2+x}$ is developed and used to predict point defect concentrations, oxygen diffusivity, and fuel stoichiometry at various temperatures and oxygen pressures. The simulations of coupled heat transfer and species diffusion demonstrate that including the dependence of thermal conductivity and density on composition can lead to changes in the calculated centerline temperature and thermal expansion displacements that exceed 5%. A review of advanced nuclear fuel performance codes reveals that the many codes are too dedicated to specific fuel forms and make excessive use of empirical correlations in describing properties of materials. The paper ends with a review of international collaborations and a list of lessons learned that includes the importance of education in creating a large pool of experts to cover all necessary theoretical, experimental, and computational tasks.
With the advance of stem cell transplantation research, in vivo cell tracking techniques have become increasingly important in recent years. Magnetic resonance imaging (MRI) may provide a unique tool for non-invasive tracking of transplanted cells. Since the initial findings on the stem cell migration by MRI several years ago, there have been numerous studies using various animal models, notably in heart or brain disease models. In order to develop more reliable and clinically applicable methodologies, multiple aspects should be taken into consideration. In this review, we will summarize the current status and future perspectives of in vivo cell tracking technologies using MRI. In particular, use of different MR contrast agents and their detection methods using MRI will be described in much detail. In addition, various cell labeling methods to increase the sensitivity of signals will be extensively discussed. We will also review several key experiments, in which MRI techniques were utilized to detect the presence and/or migration of transplanted stem cells in various animal models. Finally, we will discuss the current problems and future directions of cell tracking methods using MRI.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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