The yeast Saccharomyces cerevisiae has defense mechanisms identical to higher eukaryotes. It offers the potential for genome-wide experimental approaches owing to its smaller genome size and the availability of the complete sequence. It therefore represents an ideal eukaryotic model for studying cellular redox control and oxidative stress responses. S. cerevisiae Yap1 is a well-known transcription factor that is required for $H_2O_2$-dependent stress responses. Yap1 is involved in various signaling pathways in an oxidative stress response. The Gpx3 (Orp1/PHGpx3) protein is one of the factors related to these signaling pathways. It plays the role of a transducer that transfers the hydroperoxide signal to Yap1. In this study, using extensive proteomic and bioinformatics analyses, the function of the Gpx3 protein in an adaptive response against oxidative stress was investigated in wild-type, gpx3-deletion mutant, and gpx3-deletion mutant overexpressing Gpx3 protein strains. We identified 30 proteins that are related to the Gpx3-dependent oxidative stress responses and 17 proteins that are changed in a Gpx3-dependent manner regardless of oxidative stress. As expected, $H_2O_2$-responsive Gpx3-dependent proteins include a number of antioxidants related with cell rescue and defense. In addition, they contain a variety of proteins related to energy and carbohydrate metabolism, transcription, and protein fate. Based upon the experimental results, it is suggested that Gpx3-dependent stress adaptive response includes the regulation of genes related to the capacity to detoxify oxidants and repair oxidative stress-induced damages affected by Yap1 as well as metabolism and protein fate independent from Yap1.
Kim, Ji-Eun;Kim, Tae-Gun;Lee, Young-Hee;Yi, Ho-Keun
Journal of Periodontal and Implant Science
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제50권5호
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pp.291-302
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2020
Purpose: The objective of this study was to investigate whether phelligridin D could reduce glucose-induced oxidative stress, attenuate the resulting inflammatory response, and restore the function of human periodontal ligament cells (HPDLCs). Methods: Primary HPDLCs were isolated from healthy human teeth and cultured. To investigate the effect of phelligridin D on glucose-induced oxidative stress, HPDLCs were treated with phelligridin D, various concentrations of glucose, and glucose oxidase. Glucose-induced oxidative stress, inflammatory molecules, osteoblast differentiation, and mineralization of the HPDLCs were measured by hydrogen peroxide (H2O2) generation, cellular viability, alkaline phosphatase (ALP) activity, alizarin red staining, and western blot analyses. Results: Glucose-induced oxidative stress led to increased production of H2O2, with negative impacts on cellular viability, ALP activity, and calcium deposition in HPDLCs. Furthermore, HPDLCs under glucose-induced oxidative stress showed induction of inflammatory molecules (intercellular adhesion molecule-1, vascular cell adhesion protein-1, tumor necrosis factor-alpha, interleukin-1-beta) and disturbances of osteogenic differentiation (bone morphogenetic protein-2, and -7, runt-related transcription factor-2), cementogenesis (cementum protein-1), and autophagy-related molecules (autophagy related 5, light chain 3 I/II, beclin-1). Phelligridin D restored all these molecules and maintained the function of HPDLCs even under glucose-induced oxidative stress. Conclusions: This study suggests that phelligridin D reduces the inflammation that results from glucose-induced oxidative stress and restores the function of HPDLCs (e.g., osteoblast differentiation) by upregulating autophagy.
Kim, Ji Young;Lee, Eun Young;Sohn, Hyun Joon;Kim, Si Wook;Kim, Chan Hyung;Ahn, Hee Yul;Kim, Dong Woon;Cho, Sa Sun;Seo, Je Hoon
BMB Reports
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제46권10호
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pp.501-506
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2013
Oligodendrocyte precursor cells (OPCs) are most susceptible to oxidative stress in the brain. However, the cause of differences in susceptibility to oxidative stress between OPCs and mature oligodendrocytes (mOLs) remains unclear. Recently, we identified in vivo that ${\alpha}B$-crystallin (aBC) is expressed in mOLs but not in OPCs. Therefore, we examined in the present study whether aBC expression could affect cell survival under oxidative stress induced by hydrogen peroxide using primary cultures of OPCs and mOLs from neonatal rat brains. Expression of aBC was greater in mOLs than in OPCs, and the survival rate of mOLs was significantly higher than that of OPCs under oxidative stress. Suppression of aBC by siRNA transfection resulted in a decrease in the survival rate of mOLs under oxidative stress. These data suggest that higher susceptibility of OPCs than mOLs to oxidative stress is due, at least in part, to low levels of aBC expression.
Waly, Mostafa Ibrahim;Al Alawi, Ahmed Ali;Al Marhoobi, Insaaf Mohammad;Rahman, Mohammad Shafiur
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제17권12호
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pp.5071-5074
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2016
Background: Azoxymethane (AOM) is a well-known colon cancer-inducing agent in experimental animals via mechanisms that include oxidative stress in rat colon and liver tissue. Few studies have investigated AOM-induced oxidative stress in rat liver tissue. Red seaweeds of the genera Hypnea Bryodies and Melanothamnus Somalensis are rich in polyphenolic compounds that may suppress cancer through antioxidant properties, yet limited research has been carried out to investigate their anti-carcinogenic and antioxidant influence against AOM-induced oxidative stress in rat liver. Objective: This study aims to determine protective effects of red seaweed (Hypnea Bryodies and Melanothamnus Somalensis) extracts against AOM-induced hepatotoxicity and oxidative stress. Materials and Methods: Sprague-Dawley rats received intraperitoneal injections of AOM, 15 mg/kg body weight, once a week for two consecutive weeks and then orally administered red seaweed (100 mg/kg body-weight) extracts for sixteen weeks. At the end of the experiment all animals were overnight fasted then sacrificed and blood and liver tissues were collected. Results: AOM treatment significantly decreased serum liver markers and induced hepatic oxidative stress as evidenced by increased liver tissue homogenate levels of nitric oxide and malondialdehyde, decreased total antioxidant capacity and glutathione, and inhibition of antioxidant enzymes (catalase, glutathione peroxidase, glutathione S-transferase, glutathione reductase and superoxide dismutase). Both red seaweed extracts abolished the AOM-associated oxidative stress and protected against liver injury as evidenced by increased serum levels of liver function markers. In addition, histological findings confirmed protective effects of the two red seaweed extracts against AOM-induced liver injury. Conclusion: Our findings indicate that red seaweed (Hypnea Bryodies and Melanothamnus Somalensis) extracts counteracted oxidative stress-induced hepatotoxicity in a rat model of colon cancer.
In patients with type 2 diabetes, oxidative stress could be increased by their metabolic changes. Elevated plasma homocysteine is considered as one of markers of enhanced oxidative stress. Due to oxidative stress, some complications like cardiovascular or renal diseases may develop in type 2 diabetes patients. Plasma homocysteine concentration may be increased if folate status were inadequate. Protective effects against oxidative stress may be diminished if the status of anti-oxidative nutrient as vitamin C was poor. It is, therefore, important to maintain adequate status of folate and vitamin C in type 2 diabetes patients. Thus, this study was performed to determine the effects of supplementation of folate and/or ascorbate on blood glycated hemoglobin ($HbA_{1c}$) level, serum concentrations of homocysteine and cholesterol, plasma oxidized low density-lipoprotein (LDL), concentration and plasma glutathione peroxidase (GSH-Px) activity in the patients with type 2 diabetes. A total of 92 type 2 diabetes patients participated voluntarily with written consents. They were divided into one of the four experimental groups; Control (C), Folate-supplemented (F), Ascorbate-supplemented (A), and Folate plus ascorbate-supplemented (FA). The subjects in C were taken placebo, those in F were supplemented 1 mg of folate, those in A received 1,000 mg of ascorbate, and those in FA were given 1 mg of folate plus 1,000 mg of ascorbate daily for 4 weeks. Supplementation of folate or ascorbate resulted to increase serum folate level or plasma ascorbate concentration apparently, respectively. Folate supplementation not ascorbate seemed to decrease plasma concentrations of homocysteine and oxidized LDL and reduce plasma GSH-Px activity. There might not be synergic effect of the supplementation of folate plus ascorbate. The results indicate that oxidative stress in the patients with type 2 diabetes may lower mainly by folate supplementation.
Epidemiologic studies have shown important relationships between oxidative stress and Alzheimer's disease (AD) brain. In this study, free radical scavenging activity and neuronal cell protection effect of aqueous methanol extracts of Acanthopanax senticosus (A. senticosus) were examined. $H_2O_2$-induced oxidative stress was measured using 2',7'-dichlorofluorescein diacetate (DCF-DA) assay. Pretreatment with the phenolics of A. senticosus prevented oxidative injury against $H_2O_2$ toxicity. Since oxidative stress is known to increase neuronal cell membrane breakdown, leading to cell death, lactic dehydrogenase release, and trypan blue exclusion assays were utilized. We found that phenolics of A. senticosus have neuronal cell protection effects. It suggests that the phenolics of A. senticosus inhibited $H_2O_2$-induced oxidative stress and A. senticosus may be beneficial against the oxidative stress-induced risk in AD.
The effects of oxidative degradation on the performance of crosslinked polyethylene pipes were analyzed by the investigation of tensile properties and chemical structure change of the pipes during oxidative degradation. Annealing at high temperatures or UV irradiation method was used to induce the oxidative degradation of the crosslinked polyethylene pipes and the effects of the die temperature on the oxidative degradation of the pipes were also investigated. The tensile properties and chemical structure change of the pipes were investigated by universal testing machine and FT-IR, respectively. With the progress of thermo-oxidative degradation the tensile strength of the pipes slowly decreased but the elongation at break rapidly decreased, and the chemical structure of the pipes also changed considerably because of the introduced oxygen molecules. These results would be useful in estimating the performance deterioration of the crosslinked polyethylene pipes due to the oxidative degradation during production and storage.
Paeonol, quercetin, β-sitosterol, and gallic acid extracted from Moutan Cortex had been reported to possess anti-oxidative, anti-inflammatory, and anti-tumor activities. This work aimed to illustrate the potential anti-oxidative mechanism of monomers in human liver hepatocellular carcinoma (HepG2) cells-induced by hydrogen peroxide (H2O2) and to evaluate whether the hepatoprotective effect of monomers was independence or synergy in mice stimulated by carbon tetrachloride (CCl4). Monomers protected against oxidative stress in HepG2 cells in a dose-response manner by inhibiting the generation of reactive oxygen species, increasing total antioxidant capacity, catalase and superoxide dismutase (SOD) activities, and activating the antioxidative pathway of nuclear factor E2-related factor 2/Kelch-like ECH-associated protein 1 (Nrf2/Keap1) signaling pathway. We found that the in vitro antioxidant capacities of paeonol and quercetin were better than those of β-sitosterol and gallic acid. Furthermore, paeonol apparently diminished the levels of alanine transaminase and aspartate aminotransferase, augmented the contents of glutathione and SOD, promoted the expressions of Nrf2 and heme oxygenase-1 proteins in mice stimulated by CCl4. In HepG2 cells, paeonol, quercetin, β-sitosterol, and gallic acid play a defensive role against H2O2-induced oxidative stress through activating Nrf2/Keap1 pathway, indicating that these monomers have anti-oxidative properties. Totally, paeonol and quercetin exerted anti-oxidative and hepatoprotective effects, which is independent rather than synergy.
Kim, Kyoung Hwan;Park, Jeong-Woong;Yang, Young Mok;Song, Ki-Duk;Cho, Byung-Wook
Animal Bioscience
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제34권2호
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pp.312-319
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2021
Objective: Stress-induced cytotoxicity caused by xenobiotics and endogenous metabolites induces the production of reactive oxygen species and often results in damage to cellular components such as DNA, proteins, and lipids. The cytochrome P450 (CYP) family of enzymes are most abundant in hepatocytes, where they play key roles in regulating cellular stress responses. We aimed to determine the effects of the antioxidant compound, methylsulfonylmethane (MSM), on oxidative stress response, and study the cytochrome P450 family 3 subfamily A (CYP3A) gene expression in fetal horse hepatocytes. Methods: The expression of hepatocyte markers and CYP3A family genes (CYP3A89, CYP3A93, CYP3A94, CYP3A95, CYP3A96, and CYP3A97) were assessed in different organ tissues of the horse and fetal horse liver-derived cells (FHLCs) using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction. To elucidate the antioxidant effects of MSM on FHLCs, cell viability, levels of oxidative markers, and gene expression of CYP3A were investigated in H2O2-induced oxidative stress in the presence and absence of MSM. Results: FHLCs exhibited features of liver cells and simultaneously maintained the typical genetic characteristics of normal liver tissue; however, the expression profiles of some liver markers and CYP3A genes, except that of CYP3A93, were different. The expression of CYP3A93 specifically increased after the addition of H2O2 to the culture medium. MSM treatment reduced oxidative stress as well as the expression of CYP3A93 and heme oxygenase 1, an oxidative marker in FHLCs. Conclusion: MSM could reduce oxidative stress and hepatotoxicity in FHLCs by altering CYP3A93 expression and related signaling pathways.
DJ-1 is one of the causative genes of early-onset familial Parkinson's disease (PD). As a result, DJ-1 influences the pathogenesis of sporadic PD. DJ-1 has various physiological functions that converge to control the levels of intracellular reactive oxygen species (ROS). Based on genetic analyses that sought to investigate novel antioxidant DJ-1 downstream genes, pyruvate dehydrogenase (PDH) kinase (PDK) was demonstrated to increase survival rates and decrease dopaminergic (DA) neuron loss in DJ-1 mutant flies under oxidative stress. PDK phosphorylates and inhibits the PDH complex (PDC), subsequently downregulating glucose metabolism in the mitochondria, which is a major source of intracellular ROS. A loss-of-function mutation in PDK was not found to have a significant effect on fly development and reproduction, but severely ameliorated oxidative stress resistance. Thus, PDK plays a critical role in the protection against oxidative stress. Loss of PDH phosphatase (PDP), which dephosphorylates and activates PDH, was also shown to protect DJ-1 mutants from oxidative stress, ultimately supporting our findings. Further genetic analyses suggested that DJ-1 controls PDK expression through hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1), a transcriptional regulator of the adaptive response to hypoxia and oxidative stress. Furthermore, CPI-613, an inhibitor of PDH, protected DJ-1 null flies from oxidative stress, suggesting that the genetic and pharmacological inhibition of PDH may be a novel treatment strategy for PD associated with DJ-1 dysfunction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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