Abstract Background Exposure of macrophages to bacterial products such as lipopolysaccharide (LPS) results in activation of the NF-κB transcription factor, which orchestrates a gene expression programme that underpins the macrophage-dependent immune response. These changes include the induction or repression of a wide range of genes that regulate inflammation, cell proliferation, migration and cell survival. This process is tightly regulated and loss of control is associated with conditions such as septic shock, inflammatory diseases and cancer. To study this response, it is important to have in vitro model systems that reflect the behaviour of cells in vivo . In addition, it is necessary to understand the natural differences that can occur between individuals. In this report, we have investigated and compared the LPS response in macrophage derived cell lines and peripheral blood mononuclear cell (PBMC) derived macrophages. Results Gene expression profiles were determined following LPS treatment of THP-1 cells for 1 and 4 hours. LPS significantly induced or repressed 72 out of 465 genes selected as being known or putative NF-κB target genes, which exhibited 4 temporal patterns of expression. Results for 34 of these genes, including several genes not previously identified as LPS target genes, were validated using real time PCR. A high correlation between microarray and real time PCR data was found. Significantly, the LPS induced expression profile of THP-1 cells, as determined using real time PCR, was found to be very similar to that of human PBMC derived macrophages. Interestingly, some differences were observed in the LPS response between the two donor PBMC macrophage populations. Surprisingly, we found that the LPS response in U937 cells was dramatically different to both THP-1 and PBMC derived macrophages. Conclusion This study revealed a dynamic and diverse transcriptional response to LPS in macrophages, involving both the induction and repression of gene expression in a time dependent manner. Moreover, we demonstrated that the LPS induced transcriptional response in the THP-1 cell line is very similar to primary PBMC derived macrophages. Therefore, THP-1 cells represent a good model system for studying the mechanisms of LPS and NF-κB dependent gene expression.

Cell‐penetrating peptides such as antennapedia, TAT, transportan and polyarginine have been extensively employed for in vitro and in vivo delivery of biologically active peptides. However, little is known of the relative efficacy, toxicity and uptake mechanism of individual protein transduction domain–peptide conjugates, factors that will be critical in determining the most effective sequence. In the present study, we show by FACS analysis that unconjugated antennapedia, TAT, transportan and polyarginine demonstrate similar kinetic uptake profiles, being maximal at 1–3 h and independent of cell type (HeLa, A549 and CHO cell lines). A comparison of the magnitude of uptake of cell‐penetrating peptide conjugates demonstrated that polyarginine=transportan>antennapedia>TAT. However, examination of cellular toxicity showed that antennapedia<TAT<transportan<∩polyarginine, with antennapedia–peptide conjugates having no significant toxicity even at 100 μ M . Confocal studies of the mechanism of antennapedia‐ and TAT‐peptide uptake showed that the time course of uptake and their cellular distribution did not correlate with transferrin, a marker of clathrin‐mediated endocytosis. In contrast, the peptides co‐localised with a marker of lipid rafts domains, cholera toxin, which was attenuated following the disruption of these domains using methyl‐ β ‐cyclodextrin. Overall, comparison of the uptake and toxicity suggests that antennapedia provides the optimal cell‐penetrating peptide for peptide delivery in vitro and that both antennapedia‐ and TAT‐mediated peptide delivery occurs predominantly via lipid raft‐dependent but clathrin‐independent endocytosis. British Journal of Pharmacology (2005) 145 , 1093–1102. doi: 10.1038/sj.bjp.0706279 ; published online 6 June 2005

In mammals, endogenous circadian clocks sense and respond to daily feeding and lighting cues, adjusting internal ∼24 h rhythms to resonate with, and anticipate, external cycles of day and night. The mechanism underlying circadian entrainment to feeding time is critical for understanding why mistimed feeding, as occurs during shift work, disrupts circadian physiology, a state that is associated with increased incidence of chronic diseases such as type 2 (T2) diabetes. We show that feeding-regulated hormones insulin and insulin-like growth factor 1 (IGF-1) reset circadian clocks in vivo and in vitro by induction of PERIOD proteins, and mistimed insulin signaling disrupts circadian organization of mouse behavior and clock gene expression. Insulin and IGF-1 receptor signaling is sufficient to determine essential circadian parameters, principally via increased PERIOD protein synthesis. This requires coincident mechanistic target of rapamycin (mTOR) activation, increased phosphoinositide signaling, and microRNA downregulation. Besides its well-known homeostatic functions, we propose insulin and IGF-1 are primary signals of feeding time to cellular clocks throughout the body.

Abstract Between 6-20% of the cellular proteome is under circadian control to tune cell function with cycles of environmental change. For cell viability, and to maintain volume within narrow limits, the osmotic pressure exerted by changes in the soluble proteome must be compensated. The mechanisms and consequences underlying compensation are not known. Here, we show in cultured mammalian cells and in vivo that compensation requires electroneutral active transport of Na + , K + , and Cl − through differential activity of SLC12A family cotransporters. In cardiomyocytes ex vivo and in vivo , compensatory ion fluxes alter their electrical activity at different times of the day. Perturbation of soluble protein abundance has commensurate effects on ion composition and cellular function across the circadian cycle. Thus, circadian regulation of the proteome impacts ion homeostasis with substantial consequences for the physiology of electrically active cells such as cardiomyocytes.