Protein glycosylation, a highly significant and ubiquitous post-translational modification (PTM) in eukaryotic cells, has attracted considerable research interest due to its pivotal role in a wide array of essential biological processes. Conducting a comprehensive analysis of glycoproteins is imperative for understanding glycoprotein bio-functions and identifying glycosylated biomarkers. However, the complexity and heterogeneity of glycan structures, coupled with the low abundance and poor ionization efficiencies of glycopeptides have all contributed to making the analysis and subsequent identification of glycans and glycopeptides much more challenging than any other biopolymers. Nevertheless, the significant advancements in enrichment techniques, chromatographic separation, and mass spectrometric methodologies represent promising avenues for mitigating these challenges. Numerous substrates and multifunctional materials are being designed for glycopeptide enrichment, proving valuable in glycomics and glycoproteomics. Mass spectrometry (MS) is pivotal for probing protein glycosylation, offering sensitivity and structural insight into glycopeptides and glycans. Additionally, enhanced MS-based glycopeptide characterization employs various separation techniques like liquid chromatography, capillary electrophoresis, and ion mobility. In this review, we highlight recent advances in enrichment methods and MS-based separation techniques for analyzing different types of protein glycosylation. This review also discusses various approaches employed for glycan release that facilitate the investigation of the glycosylation sites of the identified glycoproteins. Furthermore, numerous bioinformatics tools aiding in accurately characterizing glycan and glycopeptides are covered.
Biosynthetic processing of fibrillar procollagens is essential for producing mature collagen monomers that polymerize into fibrils by a self-assembly process. The metalloproteinase ADAMTS-2 is the major enzyme that processes the N-propeptide of type I procollagen in the skin and also of type II and type III procollagens. Mutations in the ADAMTS-2 gene cause dermatospraxis in animals and Ehlers-Danlos syndrome VIIC in humans, both of which are characterized by the accumulation of type I pN-collagen and the formation of abnormal collagen fibrils in the skin. Despite its importance in procollagen processing, little is known about the regulation of ADAMTS-2 expression. Here, we demonstrate that ADAMTS-2 can be regulated by 1,25-dihydroxyvitamin D3, an inducer of type I procollagen synthesis. This steroid hormone induced ADAMTS-2 mRNA ${\sim}3-fold$ in MG-63 human osteosarcoma cells and MC3T3-E1 murine osteoblastic cells. This induction was dose- and time-dependent in MG-63 cells. In contrast, secreted ADAMTS-2 protein was increased only 1.4-fold with 1,25-dihydroxyvitamin D3. Finally, 1,25-dihydroxyvitamin D3 in the presence of ascorbate increased levels of secreted ADAMTS-2 1.9-fold over ascorbate treatment alone, which did not appreciably change ADAMTS-2 expression. These data indicate that the regulation of ADAMTS-2 is coupled with the synthesis of type I procollagen through 1,25-dihydroxyvitamin D3 signaling and may involve translational or posttranslational control.
Kim, Hye-Jin;Yong, Tae-Soon;Shin, Myeong Heon;Lee, Kyu-Jae;Park, Gab-Man;Suvonkulov, Uktamjon;Kovalenko, Dmitriy;Yu, Hak Sun
Parasites, Hosts and Diseases
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제55권6호
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pp.679-684
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2017
Echinococcus granulosus sensu lato (s.l.) is a causative agent of cystic echinococcosis or cystic hydatid disease in humans and domestic and wild animals. The disease is a serious health problem in countries associated with poverty and poor hygiene practices, particularly in livestock raising. We introduced a practical algorism for genotyping the parasite, which may be useful to many developing countries. To evaluate the efficiency of the algorism, we genotyped 3 unknown strains isolated from human patients. We found that unknowns 1 and 3 were included in G1, G2, and G3 genotypes group and unknown 2 was included in G4 genotype (Echinococcus equinus) according to the algorisms. We confirmed these results by sequencing the 3 unknown isolates cox1 and nad1 PCR products. In conclusion, these new algorisms are very fast genotype identification tools that are suitable for evaluating E. granulosus s.l. isolated from livestock or livestock holders, particularly in developing countries.
Interleukin-11 (IL-11) is a cytokine that plays a key regulatory role in the immune system. Recombinant human IL-11 (rhIL-11) exerts a preventative effect against apoptotic cell death and inhibits preadipocyte differentiation. IL-11 also is used to stimulate the bone marrow to produce platelets in order to prevent low platelets that may be caused by chemotherapy. Unfortunately, the high production cost of IL-11 associated. In this study, we investigated the feasibility of transgenic plants for the cost-effective production of rhIL-11. Production of rhIL-11 proteins in whole-plant expression system will be more economical when compared to the current E. coli based expression system. The human rhIL-11 gene was codon optimized to maximize plant host system expression. IL-11 expression vector under the control of a constitutive cauliflower mosaic virus 35S (CaMV 35S) promoter was introduced into tobacco by Agrobacterium-mediated transformation. The 5'-leader sequence (called ${\Omega}$) of tobacco mosaic virus (TMV) as a translational enhancer was added to construct. Transgenic tobacco plants expressing various levels of rhIL-11 protein were generated. Western blotting of the stably transformed lines demonstrated accumulation of the appropriately sized rhIL-11 protein in leaves. This research demonstrated the efficacy of using tobacco as an expression system for the production of rhIL-11.
MicroRNAs (miRNAs) are approximately 22 nucleotides of small noncoding RNAs that control gene expression at the posttranscriptional level through translational inhibition and destabilization of their target mRNAs. The miRNAs are phylogenetically conserved and have been shown to be instrumental in a wide variety of key biological processes including cell cycle regulation, apoptosis, metabolism, imprinting, and differentiation. Recently, a paper has shown that expression of the miRNA-302/367 cluster expressed abundantly in mouse and human embryonic stem cells (ESCs) can directly reprogram mouse and human somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs) efficiently in the absence of any of the four factors, Oct4, Sox2, c-Myc, and Klf4. To apply this efficient method to porcine, we analyzed porcine genomic sequence containing predicted porcine miRNA-302/367 cluster through ENSEMBL database, generated a non-replicative episomal vector system including miRNA-302/367 cluster originated from porcine embryonic fibroblasts (PEF), and tried to make porcine iPSCs by transfection of the miRNA-302/367 cluster. Colonies expressing EGFP and forming compact shape were found, but they were not established as iPSC lines. Our data in this study show that pig miRNA-302/367 cluster could not satisfy requirement of PEF reprogramming conditions for pluripotency. To make pig iPSC lines by miRNA, further studies on the role of miRNAs in pluripotency and new trials of transfection with conventional reprogramming factors are needed.
Japanese encephalitis virus (JEV) envelope (E) protein holds great promise for use in the development of a recombinant vaccine. Purified recombinant E (rE) protein may be useful for numerous clinical applications; however, there are limitations in using the Escherichia coli expression system for producing high-quality rE protein. Therefore, in this study, the yeast expression system was used to generate the rE protein. For protein production using the yeast system, the full-length JEV E gene was cloned into Pichia pastoris. SDS-PAGE and immunoblotting analysis demonstrated that the rE protein had a molecular mass of 58 kDa and was glycosylated. The predicted size of the mature unmodified E protein is 53 kDa, suggesting that post-translational modifications resulted in the higher molecular mass. The rE protein was purified to greater than 95% purity using combined ammonium sulfate precipitation and a SP-Sepharose Fast Flow column. This purified rE protein was evaluated for immunogenicity and protective efficacy in mice. The survival rates of mice immunized with the rE protein were significantly increased over that of Hyphantria cunea nuclear polyhedrosis virus E protein (HcE). Our results indicate that the rE protein expressed in the P. pastoris expression system holds great promise for use in the development of a subunit vaccine against JEV.
Park, Jong-Gil;Jeong, Se-Jin;Yu, Jinha;Kim, Gyudong;Jeong, Lak Shin;Oh, Goo Taeg
BMB Reports
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제51권10호
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pp.520-525
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2018
Cardiovascular diseases arising from atherosclerosis are the leading causes of mortality and morbidity worldwide. Lipid-lowering agents have been developed in order to treat hypercholesterolemia, a major risk factor for atherosclerosis. However, the prevalence of cardiovascular diseases is increasing, indicating a need to identify novel therapeutic targets and develop new treatment agents. Adenosine receptors (ARs) are emerging as therapeutic targets in asthma, rheumatoid arthritis, cancer, ischemia, and inflammatory diseases. This study assessed whether LJ-1888, a selective antagonist for $A_3$ AR, can inhibit the development of atherosclerosis in apolipoprotein E knock-out ($ApoE^{-/-}$) mice who are fed a western diet. Plaque formation was significantly lower in $ApoE^{-/-}$ mice administered LJ-1888 than in mice not administered LJ-1888, without any associated liver damage. LJ-1888 treatment of $ApoE^{-/-}$ mice prevented western diet-induced hypercholesterolemia by markedly reducing low-density lipoprotein cholesterol levels and significantly increasing high-density lipoprotein cholesterol concentrations. Reduced hypercholesterolemia in $ApoE^{-/-}$ mice administered LJ-1888 was associated with the enhanced expression of genes involved in bile acid biosynthesis. These findings indicate that LJ-1888, a selective antagonist for $A_3$ AR, may be a novel candidate for the treatment of atherosclerosis and hypercholesterolemia.
Heat shock proteins (Hsp) 70 are a ubiquitous family of molecular chaperones involved in many cellular processes. A yeast strain, ssa1/2, with two functionally redundant cytosolic Hsp70s (SSA1 and SSA2) deleted shows thermotolerance comparable to mildly heatshocked wild type yeast, as well as increased protein synthesis and ubiquitin-proteasome protein degradation. Since mRNA abundance does not always correlate well with protein expression levels it is essential to study proteins directly. We used a gel-based approach to identify stress-responsive proteins in the ssa1/2 mutant and identified 43 differentially expressed spots. These were trypsin-digested and analyzed by nano electrospray ionization liquid chromatography tandem mass spectrometry (nESI-LC-MS/MS). A total of 22 non-redundant proteins were identified, 11 of which were confirmed by N-terminal sequencing. Nine proteins, most of which were up-regulated (2-fold or more) in the ssa1/2 mutant, proved to be stress-inducible proteins such as molecular chaperones and anti-oxidant proteins, or proteins related to carbohydrate metabolism. Interestingly, a translational factor Hyp2p up-regulated in the mutant was also found to be highly phosphorylated. These results indicate that the cytosolic Hsp70s, Ssa1p and Ssa2p, regulate an abundance of proteins mainly involved in stress responses and protein synthesis.
The selectivity of a gas in the carbon molecular sieve membrane (CMSM) can be expressed as the ratio of the product of the diffusivity and the solubility of two different gases. The diffusivity is also expressed as the product of the entropy and the total energy (kinetic and potential energy) in the nano-sized pore of the membrane. The present study calculates the entropic-energy and selectivity of penetrant gases such as H$_2$, O$_2$, N$_2$, and CO$_2$ from the gas-in-a box theory to physically analyze the diffusivity of penetrant gas in slit-shaped pore of CMSM focusing on the restriction of gas motion based on the size difference between penetrant gas pairs. The contribution of each energy term is converted to entropic term separately. By the conjugated calculation for each entropic-energy, the entropic effects on diffusivity-selectivity for gas pairs such as H$_2$/N$_2$, CO$_2$/N$_2$, and O$_2$/N$_2$ were analyzed within active pore of CMSM. In the activated diffusion domain, the calculated value of entropic-selectivity lies between 9.25 and 111.6 for H$_2$/N$_2$, between 3.36 and 6.0 for CO$_2$/N$_2$, and between 1.25 and 16.94 for O$_2$/N$_2$, respectively. The size decrement of active pore in CMSM had the direct effect on the reduction of translational entropic-energy and the contribution of vibrational entropic-energy for N$_2$, O$_2$, and H$_2$ was almost negligible. However, the vibrational entropic term of CO$_2$ might extravagantly affect on the entropic-selectivity.
Autonomous underwater vehicles (AUVs) are unmanned underwater vessels to investigate sea environments, oceanography and deep-sea resources autonomously. Docking systems are required to increase the capability of the AUVs to recharge the batteries and to transmit data in real time for specific underwater works, such as repeated jobs at sea bed. This paper presents a visual servo control system for an AUV to dock into an underwater station with a camera mounted at the nose center of the AUV. To make the visual servo control system, this paper derives an optical flow model of a camera, where the projected motions of the image plane are described with the rotational and translational velocities of the AUV. This paper combines the optical flow equation of the camera with the AUVs equation of motion, and derives a state equation for the visual servoing AUV. This paper proposes a discrete-time MIMO controller minimizing a cost function. The control inputs of the AUV are automatically generated with the projected target position on the CCD plane of the camera and with the AUVs motion. To demonstrate the effectiveness of the modeling and the control law of the visual servoing AUV, simulations on docking the AUV to a target station are performed with the 6-dof nonlinear equations of REMUS AUV and a CCD camera.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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