The voltage-dependent anion channel (VDAC) constitutes the major pathway for the entry and exit of metabolites across the outer membrane of the mitochondria and can serve as a scaffold for molecules that modulate the organelle. We report the crystal structure of a β-barrel eukaryotic membrane protein, the murine VDAC1 (mVDAC1) at 2.3 Å resolution, revealing a high-resolution image of its architecture formed by 19 β-strands. Unlike the recent NMR structure of human VDAC1, the position of the voltage-sensing N-terminal segment is clearly resolved. The α-helix of the N-terminal segment is oriented against the interior wall, causing a partial narrowing at the center of the pore. This segment is ideally positioned to regulate the conductance of ions and metabolites passing through the VDAC pore.

Although functional coupling between protein kinase Cε (PKCε) and mitochondria has been implicated in the genesis of cardioprotection, the signal transduction mechanisms that enable this link and the identities of the mitochondrial proteins modulated by PKCε remain unknown. Based on recent evidence that the mitochondrial permeability transition pore may be involved in ischemia/reperfusion injury, we hypothesized that protein-protein interactions between PKCε and mitochondrial pore components may serve as a signaling mechanism to modulate pore function and thus engender cardioprotection. Coimmunoprecipitation and GST-based affinity pull-down from mouse cardiac mitochondria revealed interaction of PKCε with components of the pore, namely voltage-dependent anion channel (VDAC), adenine nucleotide translocase (ANT), and hexokinase II (HKII). VDAC1, ANT1, and HKII were present in the PKCε complex at ≈2%, ≈0.2%, and ≈1% of their total expression, respectively. Moreover, in vitro studies demonstrated that PKCε can directly bind and phosphorylate VDAC1. Incubation of isolated cardiac mitochondria with recombinant PKCε resulted in a significant inhibition of Ca 2+ -induced mitochondrial swelling, an index of pore opening. Furthermore, cardiac-specific expression of active PKCε in mice, which is cardioprotective, greatly increased interaction of PKCε with the pore components and inhibited Ca 2+ -induced pore opening. In contrast, cardiac expression of kinase-inactive PKCε did not affect pore opening. Finally, administration of the pore opener atractyloside significantly attenuated the infarct-sparing effect of PKCε transgenesis. Collectively, these data demonstrate that PKCε forms physical interactions with components of the cardiac mitochondrial pore. This in turn inhibits the pathological function of the pore and contributes to PKCε-induced cardioprotection.

Although activation of protein kinase C (PKC) epsilon and mitogen-activated protein kinases (MAPKs) are known to play crucial roles in the manifestation of cardioprotection, the spatial organization of PKCepsilon signaling modules in naïve and protected myocardium remains unknown. Based on evidence that mitochondria are key mediators of the cardioprotective signal, we hypothesized that PKCepsilon and MAPKs interact, and that they form functional signaling modules in mitochondria during cardioprotection. Both immunoblotting and immunofluorescent staining demonstrated that PKCepsilon, ERKs, JNKs, and p38 MAPK co-localized with cardiac mitochondria. Moreover, transgenic activation of PKCepsilon greatly increased mitochondrial PKCepsilon expression and activity, which was concomitant with increased mitochondrial interaction of PKCepsilon with ERKs, JNKs, and p38 as determined by co-immunoprecipitation. These complex formations appeared to be independent of PKCepsilon activity, as the interactions were also observed in mice expressing inactive PKCepsilon. However, although both active and inactive PKCepsilon bound to all three MAPKs, increased phosphorylation of mitochondrial ERKs was only observed in mice expressing active PKCepsilon but not in mice expressing inactive PKCepsilon. Examination of potential downstream targets of mitochondrial PKCepsilon-ERK signaling modules revealed that phosphorylation of the pro-apoptotic protein Bad was elevated in mitochondria. Together, these data show that PKCepsilon forms subcellular-targeted signaling modules with ERKs, leading to the activation of mitochondrial ERKs. Furthermore, formation of mitochondrial PKCepsilon-ERK modules appears to play a role in PKCepsilon-mediated cardioprotection, in part by the phosphorylation and inactivation of Bad.

To prevent the absorption and collapse of the labial bone plate of the anterior teeth, immediate implantation and socket shield technique have been increasingly applied to anterior dental aesthetic implant restoration.

Abstract Obesity and type 2 diabetes milieus (T2DM) are the leading causes of cardiovascular morbidity and mortality. Although insulin resistance is believed to underlie these disorders, a paradox exists that obese patients with cardiovascular diseases have better prognoses relative to leaner patients with the same diagnoses, whereas improvement of insulin sensitivity by thiazolidines significantly increases the risk of heart failure in T2DM patients. Using mice with skeletal muscle-specific deletion of the insulin receptor gene (MIRKO), we resolved this dilemma by demonstrating that insulin resistance in the skeletal muscle prevents myocardial hypertrophy and dysfunction in response to diet-induced obesity. In spite of aggregating obesity, insulin resistance selectively protected the heart, but not other metabolic tissues, from mitochondrial dysfunction and insulin resistance in MIRKO mice, leading to significant attenuation of inflammation and apoptosis of cardiomyocytes. Together, our findings revealed an unexpected role of insulin resistance as a double edge sword, calling for reevaluation of ongoing efforts for targeting insulin resistance for the treatment of metabolic diseases. Significance statement Insulin resistance is commonly recognized as one of the major causes of T2DM and other aging-related chronic diseases. However, cumulative efforts in targeting insulin resistance for the treatment of T2DM and other metabolic disorders have not met with great success due to unwanted side effects on heart failure. Here we report that insulin resistance in skeletal muscle is a double edge sword. On one hand, insulin resistance in skeletal muscle aggregates obesity and its related metabolic syndromes, and on the other it protects the heart from the development of myocardial hypertrophy, dysfunction, and apoptosis in response to DIO. Our findings call for reevaluation of the ongoing strategies in targeting insulin resistance as a novel treatment for T2DM and other metabolic diseases.