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The alteration of serine transporter activity in a cell line model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS)
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-
발행연도
2017
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SCI,SCIE,SCOPUS
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학술저널
수록면
135-141(7쪽)
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<P><B>Abstract</B></P> <P>The alteration of <SMALL>D</SMALL>-serine levels is associated with the pathogenesis of sporadic ALS and mutant SOD1 (G93A) animal model of ALS. However, the exact mechanism of <SMALL>D</SMALL>-serine transport is not known in ALS. To better understand the distribution of <SMALL>D</SMALL>-serine in ALS, we determined the activity and the expression of serine transporter in a motor neuronal cell line model of ALS (NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells). The uptake of [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>D</SMALL>-serine was significantly lower in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells than in control NSC-34 and NSC-34/hSOD1<SUP>wt</SUP> cells. In contrast, the uptake of [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>L</SMALL>-serine, precursor of <SMALL>D</SMALL>-serine, was markedly increased in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells compared to control NSC-34 and NSC-34/hSOD1<SUP>wt</SUP> cells. Both [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>D</SMALL>-serine and [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>L</SMALL>-serine uptake were saturable in these cells. The estimated Michaelis-Menten constant, <I>K</I> <SUB>m</SUB>, for <SMALL>D</SMALL>-serine uptakes was higher in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells than in NSC-34/hSOD1<SUP>wt</SUP> cells while the <I>K</I> <SUB>m</SUB> for <SMALL>L</SMALL>-serine uptake was 2 fold lower in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells than in control cells. [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>D</SMALL>-serine and [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>L</SMALL>-serine uptakes took place in a Na<SUP>+</SUP>-dependent manner, and both uptakes were significantly inhibited by system ASC (alanine-serine-cysteine) substrates. As a result of small interfering RNA experiments, we found that ASCT2 (SLC1A5) and ASCT1 (SLC1A4) are involved in [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>D</SMALL>-serine and [<SUP>3</SUP>H]<SMALL>L</SMALL>-serine uptake in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells, respectively. The level of SLC1A4 mRNA was significantly increased in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> compared to NSC-34 and NSC-34/hSOD1<SUP>wt</SUP> cells. In contrast, the level of SLC7A10 mRNA was relatively lower in NSC-34/hSOD1<SUP>G93A</SUP> cells than the control cells. Together, these data suggest that the pathological alteration of <SMALL>D</SMALL>- and <SMALL>L</SMALL>-serine uptakes in ALS is driven by the affinity change of <SMALL>D</SMALL>-and <SMALL>L</SMALL>-serine uptake system.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The alteration of <SMALL>D</SMALL>-serine levels is associated with the pathogenesis of ALS. </LI> <LI> The uptake of <SMALL>D</SMALL>-serine is reduced in a motor neuronal cell line model of ALS. </LI> <LI> In contrast, the uptake of <SMALL>L</SMALL>-serine, precursor of <SMALL>D</SMALL>-serine, was markedly increased in a motor neuronal cell model of ALS. </LI> <LI> The alteration of <SMALL>D</SMALL>- and <SMALL>L</SMALL>-serine uptakes in ALS is driven by the affinity change of <SMALL>D</SMALL>- and <SMALL>L</SMALL>-serine uptake system. </LI> </UL> </P>
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