The Alu element, the most abundant transposable element, is transcribed to Alu RNA. We hypothesized that the PIWI protein regulates the expression of Alu RNA in retinal pigment epithelial (RPE) cells, where accumulated Alu RNA leads to macular degeneration. Alu transcription was induced in RPE cells treated with $H_2O_2$. At an early stage of oxidative stress, PIWIL4 was translocated into the nucleus; however, subsequently it was sequestered into cytoplasmic stress granules, resulting in the accumulation of Alu RNA. An elevated amount of Alu RNA was positively correlated with the disruption of the epithelial features of RPE via induction of mesenchymal transition. Therefore, we suggest that oxidative stress causes Alu RNA accumulation via PIWIL4 sequestration into the cytoplasmic stress granules.
식물에서 화색은 종자를 퍼트리기 위해 꽃가루 매개충과 초식동물을 유인하는데 매우 중요한 도구이다. 사람에게 화색은 다채로운 시각적 다양성으로 큰 심미적 가치를 지님으로써 화훼산업의 발전은 새롭고 다양한 매력을 지닌 화색을 생산하는 방향으로 꾸준히 발전되어 왔다. 카로티노이드 성분은 화색 중에서 적색, 홍색, 황색을 나타내는 천연색소로서 이러한 카로티노이드 생합성 경로는 생명공학 기술을 이용하여 화색을 변화시키려는 대사공학의 주된 대상으로 여겨져 왔다. 본 총설에서는 카로티노이드 생합성 대사관련 유전자 발현 조절에 의한 색소 표현형의 변화를 소개하고자 하며, 최근 카로티노이드의 생합성을 넘어 절단과 축적 조절이 화색 변경을 위한 대표적인 기작으로 보고됨에 따라 다양한 화색만큼이나 다양한 조절 기작에 대한 현재까지의 지식을 총 동원하여 원하는 화색을 지닌 인공적인 꽃(engineered flower)을 생산하기 위한 전략을 종합해서 제시하고자 하였다.
The present study demonstrated that valproic acid (VPA) transcriptionally regulates human GM3 synthase (hST3Gal V), which catalyzes ganglioside GM3 biosynthesis in ARPE-19 human retinal pigment epithelial cells. For this, we characterized the promoter region of the hST3Gal V gene. Functional analysis of the 5'-flanking region of the hST3Gal V gene revealed that the -177 to -83 region functions as the VPA-inducible promoter and that the CREB/ATF binding site at -143 is crucial for VPA-induced expression of hST3Gal V in ARPE-19 cells. In addition, the transcriptional activity of hST3Gal V induced by VPA in ARPE-19 cells was inhibited by SP600125, a c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor. In summary, our results identified the core promoter region in the hST3Gal V promoter and for the first time demonstrated that ATF2 binding to the CREB/ATF binding site at -143 is essential for transcriptional activation of hST3Gal V in VPA-induced ARPE-19 cells.
Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of blindness in elderly individuals. However, the currently used intravitreal injections of anti-vascular endothelial growth factor are invasive, and repetitive injections are also accompanied by a risk of intraocular infection. The pathogenic mechanism of AMD is still not completely understood, but a multifactorial mechanism that combines genetic predisposition and environmental factors, including cellular senescence, has been suggested. Cellular senescence refers to the accumulation of cells that stop dividing due to the presence of free radicals and DNA damage. Characteristics of senescent cells include nuclear hypertrophy, increased levels of cell cycle inhibitors such as p16 and p21, and resistance to apoptosis. Senolytic drugs remove senescent cells by targeting the main characteristics of these cells. One of the senolytic drugs, ABT-263, which inhibits the antiapoptotic functions of Bcl-2 and Bcl-xL, may be a new treatment for AMD patients because it targets senescent retinal pigment epithelium (RPE) cells. We proved that it selectively kills doxorubicin (Dox)-induced senescent ARPE-19 cells by activating apoptosis. By removing senescent cells, the expression of inflammatory cytokines was reduced, and the proliferation of the remaining cells was increased. When ABT-263 was orally administered to the mouse model of senescent RPE cells induced by Dox, we confirmed that senescent RPE cells were selectively removed and retinal degeneration was alleviated. Therefore, we suggest that ABT-263, which removes senescent RPE cells through its senolytic effect, has the potential to be the first orally administered senolytic drug for the treatment of AMD.
Bong Sun Kim;Ra-Yeong Choi;Haeyong Kweon;Joon Ha Lee;In-Woo Kim;Minchul Seo
한국축산식품학회지
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제44권3호
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pp.699-709
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2024
Oxya chinensis sinuosa (OC) is a well-known edible insect. Several researches on the health benefits of OC consumption have been performed to date; however, their effect on eye health remains largely unknown. This study aimed to assess the protective effects of OC extracts on the oxidative stress on the retinal pigment epithelium (RPE) cells. Oxidative damage has been identified as one of the key regulatory factors in agerelated macular degeneration. H2O2-induced reactive oxygen species (ROS) production, a well-known oxidative stress factor, can cause cell death in retinal pigment epithelia cells. In this study, we found that three OC extracts effectively prevented H2O2-induced ROS production and subsequent death of ARPE-19 cells in a dose-dependent manner. In addition, the OC extracts inhibited the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases including p38, JNK, and ERK. The OC extracts restored IκBα degradation induced by H2O2, indicating that OC extracts suppressed the activation of nuclear factorκB. Furthermore, the three OC extracts were shown to have antioxidant effects by upregulating the intracellular expression of key antioxidant proteins such as SOD, NQO, and HO-1. Here we demonstrated the antioxidant and anti-apoptotic effects of the OC extracts on ARPE-19, indicating their potential role in improving eye health. These results suggest that three OC extracts plays a critical role in oxidative stress-induced cell death protects in ARPE-19 cells.
Anthocyanins belong to phenolic pigments and are known to have various pharmacological activities. This study aimed to investigate whether anthocyanins could inhibit hydrogen peroxide (H2O2)-induced oxidative damage in human retinal pigment epithelial ARPE-19 cells. Our results indicated that anthocyanins suppressed H2O2-induced genotoxicity, while inhibiting reactive oxygen species (ROS) production and preserving diminished glutathione. Anthocyanins also suppressed H2O2-induced apoptosis by reversing the Bcl-2/Bax ratio and inhibiting caspase-3 activation. Additionally, anthocyanins attenuated the release of cytochrome c into the cytosol, which was achieved by interfering with mitochondrial membrane disruption. Moreover, anthocyanins increased the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) as well as its activity, which was correlated with the phosphorylation and nuclear translocation of nuclear factor-erythroid-2 related factor 2 (Nrf2). However, the cytoprotective and anti-apoptotic effects of anthocyanins were significantly attenuated by the HO-1 inhibitor, demonstrating that anthocyanins promoted Nrf2-induced HO-1 activity to prevent ARPE-19 cells from oxidative stress. Therefore, our findings suggest that anthocyanins, as Nrf2 activators, have potent ROS scavenging activity and may have the potential to protect ocular injury caused by oxidative stress.
Numerous natural herbal compounds have been reported to inhibit adhesion and migration of leukocytes to the site of inflammation Licorice extracts, which have been widely used in traditional Chinese medicinal preparation, possess various pharmacological effects. Isoliquiritigenin, a biogenetic precursor of flavonoids with various pharmacological effects, is a natural pigment present in licorice. We attempted to explore whether licorice extracts and isoliquiritigenin mitigate monocyte adhesion to tumor necrosis factor-$\alpha$ (TNF-$\alpha$)-activated human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). In addition, it was tested whether the inhibition of monocyte adhesion to the activated HUVEC accompanied a reduction in vascular cell adhesion molecule-l expression(VCAM-l). Dry-roasted licorice extracts in methylene chloride but not in ethanol markedly interfered with THP-l monocyte adhesion to INF-$\alpha$-activated endothelial cells. licochalcone A compound isolated from licorice extract in methylene chloride appeared to modestly inhibit the interaction of THP-l monocytes and activated endothelium. In addition, isoliquiritigenin abolished the monocyte adhesion with attenuating VCAM-l protein expression on HUVEC induced by INF-$\alpha$. These results demonstrated that non-polar components from dry-roasted licorice extracts containing licochalcone A as well as isoliquiritigenin were active in blocking monocyte adhesion to cytokine-activated endothelimn, which appeared to be mediated most likely through the inhibition of VCAM-l expression on HUVEC. Therefore, licorice may hamper initial inflammatory events on the vascular endothelium involving induction of endothelial cell adhesion molecules.
초파리의 유전자 purple과 여기서 만들어내는 효소 sepiatperin synthase를 사용하여 염색체상의 위치에 EK른 유전자의 ontogenic expression과의 관계에 대해 연구하였다. 전위된 purple mutant $T(Y:2)pr^c5, 추/pr%c4 추$의 성체는 wild type과 $pr^1$에 비하여 이 효소의 activity가 현격한 감소를 나타내었으나 이 activity의 감소는 larval stage에서 발견되지 않았다. 이것으로 미루어 보아 Y염색체상의 purple 유전자가 늦은 larval stage나 이른 pupal stage에 불활성화 된 것으로 사료된다. Tryptophan pyrrolase는 eye pigment 생합성에 관여하는 유전자인 vermilion에서 만들어지는데, 이 효소의 활성도 역시 초파리의 발생단계에 따라 측정하였다. 전위된 vermilion gene을 가지고 있는 초파리의 한 mutant는 발생과정중 늦은 larval stage에서 activity peak을 보여주는데 반하여 Oregon-R은 이 시기에서 가장 낮은 activity를 나타내었다.
망막색소상피(RPE)는 건강한 망막을 유지하는데 중요한 역할을 하고 RPE의 퇴화는 많은 망막질병을 유발한다. RPE 이식은 최근 망막 퇴화에 대한 가능성 있는 치료법으로 제시되고 있다. RPE 세포를 안전하게 이식하기 위해서는 지지체가 필요하므로 독특한 기계적 성질과 생체적합성을 갖는 실크를 사용하여 필름을 제조하였다. 실크필름의 FTIR, 접촉각 및 생분해성을 측정한 후, RPE 세포를 실크필름에 파종하여 그 영향을 확인하였다. MTT 분석, SEM, 면역형광염색, RT-PCR을 통해 세포의 부착, 생존도, 형태유지, 특이적 mRNA의 발현을 분석하였다. 본 연구에서는, 실크필름에 배양한 RPE 세포의 부착, 증식 및 표현형 유지가 뛰어남을 확인함으로써 실크필름의 망막 재생을 위한 조직 공학적 지지체로의 응용 가능성을 제시했다.
The objective of the present studies was to develop and validate a system for isolation, purification and extended culture of pigment-producing cells in alpaca skin (melanocytes) responsible for coat color and to determine the effect of alpha melanocyte stimulating hormone treatment on mRNA expression for the melanocortin 1 receptor, a key gene involved in coat color regulation in other species. Skin punch biopsies were harvested from the dorsal region of 1-3 yr old alpacas and three different enzyme digestion methods were evaluated for effects on yield of viable cells and attachment in vitro. Greatest cell yields and attachment were obtained following dispersion with dispase II relative to trypsin and trypsin-EDTA treatment. Culture of cells in medium supplemented with basic fibroblast growth factor, bovine pituitary extract, hydrocortisone, insulin, 12-O-tetradecanolphorbol-13-acetate and cholera toxin yielded highly pure populations of melanocytes by passage 3 as confirmed by detection of tyrosinase activity and immunocytochemical localization of melanocyte markers including tyrosinase, S-100 and micropthalmia-associated transcription factor. Abundance of mRNA for tyrosinase, a key enzyme in melanocyte pigment production, was maintained through 10 passages showing preservation of melanocyte phenotypic characteristics with extended culture. To determine hormonal responsiveness of cultured melanocytes and investigate regulation of melanocortin 1 receptor expression, cultured melanocytes were treated with increasing concentrations of ${\alpha}$-melanocyte stimulating hormone. Treatment with ${\alpha}$-melanocyte stimulating hormone increased melanocortin receptor 1 mRNA in a dose dependent fashion. The results demonstrated culture of pure populations of alpaca melanocytes to 10 passages and illustrate the potential utility of such cells for studies of intrinsic and extrinsic regulation of genes controlling pigmentation and coat color in fiber-producing species.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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