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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Hyojun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Choi,&#x20;Yeonho</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;So&#x20;Yeon</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Pahk,&#x20;Ki&#x20;Joo</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-12T06:32:58Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-12T06:32:58Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2023-10-20</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2023-11</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="issn">1350-4177</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;79775</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Whilst&#x20;a&#x20;number&#x20;of&#x20;studies&#x20;have&#x20;demonstrated&#x20;that&#x20;low-intensity&#x20;pulsed&#x20;ultrasound&#x20;(LIPUS)&#x20;is&#x20;a&#x20;promising&#x20;therapeutic&#x20;ultrasound&#x20;technique&#x20;that&#x20;can&#x20;be&#x20;used&#x20;for&#x20;delivering&#x20;mild&#x20;mechanical&#x20;stimuli&#x20;to&#x20;target&#x20;tissue&#x20;non-invasively,&#x20;the&#x20;underlying&#x20;biophysical&#x20;mechanisms&#x20;still&#x20;remain&#x20;unclear.&#x20;Most&#x20;mechanism&#x20;studies&#x20;have&#x20;focused&#x20;explicitly&#x20;on&#x20;the&#x20;effects&#x20;of&#x20;LIPUS&#x20;on&#x20;the&#x20;cell&#x20;membrane&#x20;and&#x20;mechanosensitive&#x20;receptors.&#x20;In&#x20;the&#x20;present&#x20;study,&#x20;we&#x20;propose&#x20;an&#x20;additional&#x20;mechanism&#x20;by&#x20;which&#x20;LIPUS&#x20;propagation&#x20;through&#x20;living&#x20;cells&#x20;may&#x20;directly&#x20;impact&#x20;intracellular&#x20;dynamics,&#x20;particularly&#x20;the&#x20;diffusion&#x20;transport&#x20;of&#x20;biomolecules.&#x20;To&#x20;support&#x20;our&#x20;hypothesis,&#x20;human&#x20;epithelial-like&#x20;cells&#x20;(SaOS-2&#x20;and&#x20;HeLa)&#x20;seeded&#x20;on&#x20;a&#x20;confocal&#x20;dish&#x20;placed&#x20;on&#x20;a&#x20;microscope&#x20;stage&#x20;were&#x20;exposed&#x20;to&#x20;LIPUS&#x20;with&#x20;various&#x20;exposure&#x20;conditions&#x20;(ultrasound&#x20;frequencies&#x20;of&#x20;0.5,&#x20;1&#x20;and&#x20;3&#x20;MHz,&#x20;peak&#x20;acoustic&#x20;pressure&#x20;of&#x20;200&#x20;and&#x20;400&#x20;kPa,&#x20;a&#x20;pulse&#x20;repetition&#x20;frequency&#x20;of&#x20;1&#x20;kHz&#x20;and&#x20;a&#x20;20&#x20;%&#x20;duty&#x20;cycle),&#x20;and&#x20;the&#x20;diffusivities&#x20;of&#x20;various&#x20;sizes&#x20;of&#x20;biomolecules&#x20;in&#x20;the&#x20;cytoplasm&#x20;area&#x20;were&#x20;measured&#x20;using&#x20;fluorescence&#x20;recovery&#x20;after&#x20;photobleaching&#x20;(FRAP).&#x20;Furthermore,&#x20;giant&#x20;unilamellar&#x20;vesicles&#x20;(GUVs)&#x20;filled&#x20;with&#x20;macromolecules&#x20;were&#x20;used&#x20;to&#x20;examine&#x20;the&#x20;physical&#x20;causal&#x20;relationship&#x20;between&#x20;LIPUS&#x20;and&#x20;molecular&#x20;diffusion&#x20;changes.&#x20;Nucleocytoplasmic&#x20;transport&#x20;coefficients&#x20;were&#x20;also&#x20;measured&#x20;by&#x20;modified&#x20;FRAP&#x20;that&#x20;bleaches&#x20;the&#x20;whole&#x20;cell&#x20;nuclear&#x20;region.&#x20;Extracellular&#x20;signal-regulated&#x20;kinases&#x20;(ERK)&#x20;activity&#x20;(the&#x20;phosphorylation&#x20;dynamics)&#x20;was&#x20;monitored&#x20;using&#x20;fluorescence&#x20;resonance&#x20;energy&#x20;transfer&#x20;(FRET)&#x20;microscopy.&#x20;All&#x20;the&#x20;measurements&#x20;were&#x20;taken&#x20;during,&#x20;before&#x20;and&#x20;after&#x20;the&#x20;LIPUS&#x20;exposure.&#x20;Our&#x20;experimental&#x20;results&#x20;clearly&#x20;showed&#x20;that&#x20;the&#x20;diffusion&#x20;coefficients&#x20;of&#x20;macromolecules&#x20;within&#x20;the&#x20;cell&#x20;increased&#x20;with&#x20;acoustic&#x20;pressure&#x20;by&#x20;12.1&#x20;to&#x20;33.5&#x20;%&#x20;during&#x20;the&#x20;sonication,&#x20;and&#x20;the&#x20;increments&#x20;were&#x20;proportional&#x20;to&#x20;their&#x20;molecular&#x20;sizes&#x20;regardless&#x20;of&#x20;the&#x20;ultrasound&#x20;frequency&#x20;used.&#x20;This&#x20;observation&#x20;in&#x20;living&#x20;cells&#x20;was&#x20;consistent&#x20;with&#x20;the&#x20;GUVs&#x20;exposed&#x20;to&#x20;the&#x20;LIPUS,&#x20;which&#x20;indicated&#x20;that&#x20;the&#x20;diffusivity&#x20;increase&#x20;was&#x20;a&#x20;passive&#x20;physical&#x20;response&#x20;to&#x20;the&#x20;acoustic&#x20;energy&#x20;of&#x20;LIPUS.&#x20;Under&#x20;the&#x20;1&#x20;MHz&#x20;LIPUS&#x20;exposure&#x20;with&#x20;400&#x20;kPa,&#x20;the&#x20;passive&#x20;nucleocytoplasmic&#x20;transport&#x20;of&#x20;enhanced&#x20;green&#x20;fluorescent&#x20;protein&#x20;(EGFP)&#x20;was&#x20;accelerated&#x20;by&#x20;21.4&#x20;%.&#x20;With&#x20;the&#x20;same&#x20;LIPUS&#x20;exposure&#x20;condition,&#x20;both&#x20;the&#x20;diffusivity&#x20;and&#x20;phosphorylation&#x20;of&#x20;ERK&#x20;induced&#x20;by&#x20;EGF&#x20;treatment&#x20;were&#x20;significantly&#x20;elevated&#x20;simultaneously,&#x20;which&#x20;implied&#x20;that&#x20;LIPUS&#x20;could&#x20;also&#x20;modify&#x20;the&#x20;kinase&#x20;kinetics&#x20;in&#x20;the&#x20;signal&#x20;transduction&#x20;process.&#x20;Taken&#x20;together,&#x20;this&#x20;study&#x20;is&#x20;the&#x20;first&#x20;attempt&#x20;to&#x20;uncover&#x20;the&#x20;physical&#x20;link&#x20;between&#x20;LIPUS&#x20;and&#x20;the&#x20;dynamics&#x20;of&#x20;intracellular&#x20;macromolecules&#x20;and&#x20;related&#x20;biological&#x20;processes&#x20;that&#x20;LIPUS&#x20;can&#x20;possibly&#x20;increase&#x20;the&#x20;diffusivity&#x20;of&#x20;intracellular&#x20;macromolecules,&#x20;leading&#x20;to&#x20;the&#x20;changes&#x20;in&#x20;the&#x20;basic&#x20;cellular&#x20;processes:&#x20;passive&#x20;nucleocytoplasmic&#x20;transport&#x20;and&#x20;ERK.&#x20;Our&#x20;findings&#x20;can&#x20;provide&#x20;a&#x20;novel&#x20;perspective&#x20;that&#x20;the&#x20;mechanotransduction&#x20;process&#x20;that&#x20;the&#x20;intracellular&#x20;region,&#x20;in&#x20;addition&#x20;to&#x20;the&#x20;cell&#x20;membrane,&#x20;can&#x20;convert&#x20;the&#x20;acoustic&#x20;stimuli&#x20;of&#x20;LIPUS&#x20;to&#x20;biochemical&#x20;signals.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Elsevier&#x20;BV</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Increased&#x20;intracellular&#x20;diffusivity&#x20;of&#x20;macromolecules&#x20;within&#x20;a&#x20;mammalian&#x20;cell&#x20;by&#x20;low-intensity&#x20;pulsed&#x20;ultrasound</dcvalue>
<dcvalue element="type" qualifier="none">Article</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1016&#x2F;j.ultsonch.2023.106644</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Ultrasonics&#x20;Sonochemistry,&#x20;v.100</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Ultrasonics&#x20;Sonochemistry</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="volume">100</dcvalue>
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