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Akbor MM, Kurosawa N, Nakayama H, Nakatani A, Tomobe K, Chiba Y, Ueno M, Tanaka M, Nomura Y, Isobe M. Polymorphic SERPINA3 prolongs oligomeric state of amyloid beta. PLoS One 2021; 16:e0248027. [PMID: 33662018 PMCID: PMC7932536 DOI: 10.1371/journal.pone.0248027] [Citation(s) in RCA: 13] [Impact Index Per Article: 3.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/08/2020] [Accepted: 02/18/2021] [Indexed: 12/13/2022] Open
Abstract
Molecular chaperon SERPINA3 colocalizes with accumulated amyloid peptide in Alzheimer’s disease (AD) patient’s brain. From the QTL analysis, we narrowed down Serpina3 with two SNPs in senescence-accelerated mouse prone (SAMP) 8 strain. Our study showed SAMP8 type Serpina3 prolonged retention of oligomeric Aβ 42 for longer duration (72 hr) while observing under transmission electron microscope (TEM). From Western blot results, we confirmed presence of Aβ 42 oligomeric forms (trimers, tetramers) were maintained for longer duration only in the presences of SAMP8 type Serpina3. Using SH-SY5Y neuroblastoma cell line, we observed until 36 hr preincubated Aβ 42 with SAMP8 type Serpina3 caused neuronal cell death compared to 12 hr preincubated Aβ 42 with SAMR1 or JF1 type Serpina3 proteins. Similar results were found by extending this study to analyze the effect of polymorphism of SERPINA3 gene of the Japanese SNP database for geriatric research (JG-SNP). We observed that polymorphic SERPINA3 I308T (rs142398813) prolonged toxic oligomeric Aβ 42 forms till 48 hr in comparison to the presence wild type SERPINA3 protein, resulting neuronal cell death. From this study, we first clarified pathogenic regulatory role of polymorphic SERPINA3 in neurodegeneration.
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Affiliation(s)
- Maruf Mohammad Akbor
- Department of Life Sciences and Bioengineering, Laboratory of Molecular and Cellular Biology, Faculty of Engineering, University of Toyama, Toyama, Japan
| | - Nobuyuki Kurosawa
- Department of Life Sciences and Bioengineering, Laboratory of Molecular and Cellular Biology, Faculty of Engineering, University of Toyama, Toyama, Japan
| | - Hiroki Nakayama
- Department of Life Sciences and Bioengineering, Laboratory of Molecular and Cellular Biology, Faculty of Engineering, University of Toyama, Toyama, Japan
| | - Ayumi Nakatani
- Department of Life Sciences and Bioengineering, Laboratory of Molecular and Cellular Biology, Faculty of Engineering, University of Toyama, Toyama, Japan
| | - Koji Tomobe
- Department of Pathophysiology, Yokohama University of Pharmacy, Yokohama, Japan
| | - Yoichi Chiba
- Department of Pathology and Host Defense, Faculty of Medicine, Kagawa University, Miki-cho, Kita-gun, Kagawa, Japan
| | - Masaki Ueno
- Department of Pathology and Host Defense, Faculty of Medicine, Kagawa University, Miki-cho, Kita-gun, Kagawa, Japan
| | - Masashi Tanaka
- Department for Health and Longevity Research, National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition, Shinjuku, Tokyo, Japan
| | - Yasuyuki Nomura
- Department of Pharmacology, School of Medicine, Kurume University, Kurume, Fukuoka, Japan
| | - Masaharu Isobe
- Department of Life Sciences and Bioengineering, Laboratory of Molecular and Cellular Biology, Faculty of Engineering, University of Toyama, Toyama, Japan
- * E-mail:
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Castro-Garcia P, Díaz-Moreno M, Gil-Gas C, Fernández-Gómez FJ, Honrubia-Gómez P, Álvarez-Simón CB, Sánchez-Sánchez F, Cano JCC, Almeida F, Blanco V, Jordán J, Mira H, Ramírez-Castillejo C. Defects in subventricular zone pigmented epithelium-derived factor niche signaling in the senescence-accelerated mouse prone-8. FASEB J 2015; 29:1480-92. [PMID: 25636741 DOI: 10.1096/fj.13-244442] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/06/2014] [Accepted: 12/05/2014] [Indexed: 12/27/2022]
Abstract
We studied potential changes in the subventricular zone (SVZ) stem cell niche of the senescence-accelerated mouse prone-8 (SAM-P8) aging model. Bromodeoxyuridine (BrdU) assays with longtime survival revealed a lower number of label-retaining stem cells in the SAM-P8 SVZ compared with the SAM-Resistant 1 (SAM-R1) control strain. We also found that in SAM-P8 niche signaling is attenuated and the stem cell pool is less responsive to the self-renewal niche factor pigmented epithelium-derived factor (PEDF). Protein analysis demonstrated stable amounts of the PEDF ligand in the SAM-P8 SVZ niche; however, SAM-P8 stem cells present a significant expression decrease of patatin-like phospholipase domain containing 2, a receptor for PEDF (PNPLA2-PEDF) receptor, but not of laminin receptor (LR), a receptor for PEDF (LR-PEDF) receptor. We observed changes in self-renewal related genes (hairy and enhancer of split 1 (Hes1), hairy and enhancer of split 1 (Hes5), Sox2] and report that although these genes are down-regulated in SAM-P8, differentiation genes (Pax6) are up-regulated and neurogenesis is increased. Finally, sheltering mammalian telomere complexes might be also involved given a down-regulation of telomeric repeat binding factor 1 (Terf1) expression was observed in SAM-P8 at young age periods. Differences between these 2 models, SAM-P8 and SAM-R1 controls, have been previously detected at more advanced ages. We now describe alterations in the PEDF signaling pathway and stem cell self-renewal at a very young age, which could be involved in the premature senescence observed in the SAM-P8 model.
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Affiliation(s)
- Paola Castro-Garcia
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - María Díaz-Moreno
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Carmen Gil-Gas
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Francisco J Fernández-Gómez
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Paloma Honrubia-Gómez
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Carmen Belén Álvarez-Simón
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Francisco Sánchez-Sánchez
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Juan Carlos Castillo Cano
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Francisco Almeida
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Vicente Blanco
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Joaquín Jordán
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Helena Mira
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
| | - Carmen Ramírez-Castillejo
- *Laboratorio de Células Madre, Centro Regional de Investigaciones Biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Grupo de Neurofarmacología, Departamento de Ciencias Médicas, Area de Genética, Facultad de Medicina de Albacete, and Instituto de Investigación en Discapacidades Neurológicas, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, Spain; and Departamento Estadística, I. O. y Computación, Universidad de La Laguna, La Laguna, Canarias, Spain
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Jiang N, Yan X, Zhou W, Zhang Q, Chen H, Zhang Y, Zhang X. NMR-Based Metabonomic Investigations into the Metabolic Profile of the Senescence-Accelerated Mouse. J Proteome Res 2008; 7:3678-86. [DOI: 10.1021/pr800439b] [Citation(s) in RCA: 45] [Impact Index Per Article: 2.6] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/04/2023]
Affiliation(s)
- Ning Jiang
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
| | - Xianzhong Yan
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
| | - Wenxia Zhou
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
| | - Qi Zhang
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
| | - Hebing Chen
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
| | - Yongxiang Zhang
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
| | - Xuemin Zhang
- Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China, and National Center of Biomedical Analysis, Beijing 100850, China
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