Sejoon Lee;Kil-yong Lee;Ji-Hwan Park;Duck-Woo Kim;Heung-Kwon Oh;Seong-Taek Oh;Jongbum Jeon;Dongyoon Lee;Soobok Joe;Hoang Bao Khanh Chu;Jisun Kang;Jin-Young Lee;Sheehyun Cho;Hyeran Shim;Si-Cho Kim;Hong Seok Lee;Young-Joon Kim;Jin Ok Yang;Jaeim Lee;Sung-Bum Kang
BMB Reports
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v.57
no.3
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pp.161-166
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2024
Aberrant DNA methylation plays a critical role in the development and progression of colorectal cancer (CRC), which has high incidence and mortality rates in Korea. Various CRC-associated methylation markers for cancer diagnosis and prognosis have been developed; however, they have not been validated for Korean patients owing to the lack of comprehensive clinical and methylome data. Here, we obtained reliable methylation profiles for 228 tumor, 103 adjacent normal, and two unmatched normal colon tissues from Korean patients with CRC using an Illumina Infinium EPIC array; the data were corrected for biological and experiment biases. A comparative methylome analysis confirmed the previous findings that hypermethylated positions in the tumor were highly enriched in CpG island and promoter, 5' untranslated, and first exon regions. However, hypomethylated positions were enriched in the open-sea regions considerably distant from CpG islands. After applying a CpG island methylator phenotype (CIMP) to the methylome data of tumor samples to stratify the CRC patients, we consolidated the previously established clinicopathological findings that the tumors with high CIMP signatures were significantly enriched in the right colon. The results showed a higher prevalence of microsatellite instability status and MLH1 methylation in tumors with high CMP signatures than in those with low or non-CIMP signatures. Therefore, our methylome analysis and dataset provide insights into applying CRC-associated methylation markers for Korean patients regarding cancer diagnosis and prognosis.
Insulin-like growth factor II (IGF2) and H19 genes are mutually imprinted genes which may be responsible for abnormalities in the cloned fetuses and offspring. This study was performed to identify putative differentially methylated regions (DMRs) of porcine H19 locus and to explore its genomic imprinting in in vitro fertilized (IVF) and somatic cell nuclear transferred (SCNT) embryos. Based on mice genomic data, we identified DMRs on H19 and found porcine H19 DMRs that included three CTCF binding sites. Methylation patterns in IVF and SCNT embryos at the 2-, 4-, $8{\sim}16$-cells and blastocyst stages were analyzed by BS (Bisulfite Sequencing)-PCR. The CpGs in CTCF1 was significantly unmethylated in the 2-cell stage IVF embryos. However, the 4- (29.1%) and $8{\sim}16$-cell (68.2%) and blastocyst (48.2%) stages showed higher methylation levels (p<0.01). On the other hand, SCNT embryos were unmethylayted ($0{\sim}2%$) at all stages of development. The CpGs in CTCF2 showed almost unmethylation levels at the 2-,4- and $8{\sim}16$-cell and blastocyst stages of development in both IVF ($0{\sim}14.1%$) and SCNT ($0{\sim}6.4%$) embryos. At all stages of development, CTCF3 was unmethylated in IVF ($0{\sim}17.3%$) and SCNT ($0{\sim}1.2%$) embryos except at the blastocyst stage (54.5%) of IVF embryos. In conclusion, porcine SCNT embryos showed an aberrant methylation pattern comprised to IVF embryos. Therefore, we suggest that the aberrant methylation pattern of H19 loci may be a reason for increased abnormal fetus after embryo transfer of porcine SCNT embryos.
In this study, bovine Dnmt1 cDNA was sequenced and detected Dnmt1 mRNA level in bovine tissues by northern blot, methylation pattern of genome by southern blot, specific localization of Dnmt1 in mouse and bovine preimplantation embryos by immunocytostaining and Dnmt1 protein level in ovary and testis by western blot. Bovine Dnmt1 cDNA sequence showed more homology with that of human than mouse and rat. The RNA level of Dnmt1 was 10 times higher expression in placenta than other tissues. This indicates that placenta was hypermethylated compared to others organs. The genomic DNA could not be cut by a specific restriction enzyme (HpaII) in placenta, lung and liver of bovine. It suggests that Dnmt1 in some somatic cells was already methylated. Dnmt1, which has the antibody epitope 1316~1616, was distributed in nucleus and cytoplasm including the stage of pronuclear stage and maturation of oocyte and gradually weaken to blastocyst stage compare to negative. In addition, Dnmt1 was strongly expressed in tetraploid embryo and cloned 8-cell than IVF 8-cell. An aberrant pattern of DNA methylation in cloned embryo may be abnormal development of fetus, embryonic lethality and placenta dysfunction. The somatic specific band (190kDa) was appeared in ovary and testis, but oocyte specific band (175kDa) was not. Further investigations are necessary to understand the complex links between the methyltransferases and the transcriptional activity of genes in the cloned bovine tissues.
DNA methylation is a well-characterized epigenetic modification that plays central roles in mammalian development, genomic imprinting, X-chromosome inactivation and silencing of retrotransposon elements. Aberrant DNA methylation pattern is a characteristic feature of cancers and associated with abnormal expression of oncogenes, tumor suppressor genes or repair genes. Ten-eleven-translocation (TET) proteins are recently characterized dioxygenases that catalyze progressive oxidation of 5-methylcytosine to produce 5-hydroxymethylcytosine and further oxidized derivatives. These oxidized methylcytosines not only potentiate DNA demethylation but also behave as independent epigenetic modifications per se. The expression or activity of TET proteins and DNA hydroxymethylation are highly dysregulated in a wide range of cancers including hematologic and non-hematologic malignancies, and accumulating evidence points TET proteins as a novel tumor suppressor in cancers. Here we review DNA demethylation-dependent and -independent functions of TET proteins. We also describe diverse TET loss-of-function mutations that are recurrently found in myeloid and lymphoid malignancies and their potential roles in hematopoietic transformation. We discuss consequences of the deficiency of individual Tet genes and potential compensation between different Tet members in mice. Possible mechanisms underlying facilitated oncogenic transformation of TET-deficient hematopoietic cells are also described. Lastly, we address non-mutational mechanisms that lead to suppression or inactivation of TET proteins in cancers. Strategies to restore normal 5mC oxidation status in cancers by targeting TET proteins may provide new avenues to expedite the development of promising anti-cancer agents.
Cancer, a serious public health problem in worldwide, results from an excessive and uncontrolled proliferation of the body cells without obvious physiological demands of organs. The gastrointestinal tract, including the esophagus, stomach and intestine, is a unique organ system. It has the highest cancer incidence and cancer-related mortality in the body and is influenceed by both genetic and environmental factors. Among the various chemical elements recognized in the nature, some of them including zinc, iron, cobalt, and copper have essential roles in the various biochemical and physiological processes, but only at low levels and others such as cadmium, lead, mercury, arsenic, and nickel are considered as threats for human health especially with chronic exposure at high levels. Cadmium, an environment contaminant, cannot be destroyed in nature. Through impairment of vitamin D metabolism in the kidney it causes nephrotoxicity and subsequently bone metabolism impairment and fragility. The major mechanisms involved in cadmium carcinogenesis could be related to the suppression of gene expression, inhibition of DNA damage repair, inhibition of apoptosis, and induction of oxidative stress. In addition, cadmium may act through aberrant DNA methylation. Cadmium affects multiple cellular processes, including signal transduction pathways, cell proliferation, differentiation, and apoptosis. Down-regulation of methyltransferases enzymes and reduction of DNA methylation have been stated as epigenetic effects of cadmium. Furthermore, increasing intracellular free calcium ion levels induces neuronal apoptosis in addition to other deleterious influence on the stability of the genome.
Pathogenesis of lung cancer is a complicated biological process including multiple genetic and epigenetic changes. Since cigarette smoking is confirmed as the most main risk factor of non-small cell lung cancer (NSCLC), the aim of this study was to determine whether tobacco exposure plays a role in gene methylation. Methylation of the RAR-${\beta}$ gene were detected using methylation-specific polymerase chain reaction in DNA from 167 newly diagnosed cases with NSCLC and corresponding 105 controls. A significant statistical association was found in the detection rate of the promoter methylation of RAR-${\beta}$ gene between NSCLC and controls ($x^2$=166.01; p<0.01), and hypermethylation of the RAR-${\beta}$ gene was significantly associated with smoking status (p=0.038, p<0.05). No relationship was found between RAR-${\beta}$ gene methylation and pathologic staging including clinical stage, cell type, gender and drinking (p>0.05), and the methylation of RAR-${\beta}$ gene rate of NSCLC was slightly higher in stages III+IV (80.0%) than in I+II (70.8%). Similar results were obtained for methylation of the RAR-${\beta}$ gene between squamous cell carcinoma (77.9%) and other cell type lung cancer (73.9%). These results showed that the frequency of methylation increased gradually with the development of clinical stage in smoking-associated lung cancer patients, and tobacco smoke may be play a potential role in RAR-${\beta}$ gene methylation in the early pathogenesis and process in lung cancer, particularly squamous cell carcinoma. Aberrant promoter methylation is considered to be a promising marker of previous carcinogen exposure and cancer risk.
Aberrant DNA methylation plays an important role in the development of cancer. It has been reported recently that DNA hypermethylation is involved in the maintenance of cancer stem cells. The present study was designed to test the hypothesis that the demethylating agent, 5-aza-2'-deoxycytidine (AZA), can inhibit the potential for maintenance of cancer stem cells. To validate this hypothesis, we used 4T1 syngeneic mouse models of breast cancer. The AZA pre-treated 4T1 cells showed a dramatic inhibition of tumorsphere formation, compared to their counterparts in vitro. In addition, the AZA treatment significantly suppressed the expression of stem regulator genes, such as oct-4, nanog and sox2, compared to counterparts in vivo. Therefore, selective inhibition of DNA methylation may be useful for stem-specific cancer therapy.
Kim Hee Cheol;Roh Sun Ae;Yook Jeong Hwan;Oh Sung Tae;Kim Byung Sik;Yu Chang Sik;Kim Jin Cheon
Journal of Gastric Cancer
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v.3
no.1
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pp.50-55
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2003
Background: An aberrant function of the mismatch repair system has been reported to underlie carcinogenesis in several tumors, including colorectal and gastric carcinomas, and to induce the typical genotype of microsatellite instability (MSI). Purpose: We aimed to determine the frequency of MSI in early-onset sporadic gastric carcinoma and elucidate the role of promoter methylation in hMLH1 as the mechanism of MSI. Materials and Methods: Thirty-six early-onset sporadic gastric carcinomas were analyzed to determine the status of MSI and the frequency of methylation of the promoter region in hMLH1. MSI was determined using five markers recommended by NCI: MSI-H (high), MSI-L (low), and MSS (Microsatellite stable). Methylation specific PCR (MSP) and direct automated genomic sequencing analysis with DNA modified by sodium bisulfite have been performed to confirm promoter region methylation. All the data were analyzed regarding characteristics of molecular changes, and clinicopathologic variables. Results: The microsatellite status was determined as MSI-H in five cases ($13.8\%$), MSI-L in 13 cases ($36.1\%$), and MSS in 18 cases ($50.0\%$). hMLH1 was methylated in seven cases ($19.4\%$). In all cases of MSI-H, promoter of hMLH1 was methylated, and in two of the 13 cases of MSI-L, hMLH1 promoter methylation was identified. Methylation was not found in any cases of MSS. Promoter methylation in hMLH1 was significantly correlated with MSI status (P<0.001). We could not find any relationship between MSI and clinicopathologic parameters. Conclusion: These results suggest that an abnormal function of the mismatch repair system may be associated with gastric carcinogenesis in more than $10\%$ of early-onset gastric carcinomas and MSI appeared to be closely related to the promoter methylation in hMLH1.
Background: We aimed to comprehensively review the evidence for using sputum DNA to detect non-small cell lung cancer (NSCLC). Materials and Methods: We searched PubMed, Science Direct, Web of Science, Chinese Biological Medicine (CBM), Chinese National Knowledge Infrastructure (CNKI), Wanfang, Vip Databases and Google Scholar from 2003 to 2013. The meta-analysis was carried out using a random-effect model with sensitivity, specificity, diagnostic odd ratios (DOR), summary receiver operating characteristic curves (ROC curves), area under the curve (AUC), and 95% confidence intervals (CI) as effect measurements. Results: There were twenty-two studies meeting the inclusion criteria for the meta-analysis. Combined sensitivity and specificity were 0.62 (95%CI: 0.59-0.65) and 0.73 (95%CI: 0.70-0.75), respectively. The DOR was 10.3 (95%CI: 5.88-18.1) and the AUC was 0.78. Conclusions: The overall accuracy of the test was currently not strong enough for the detection of NSCLC for clinical application. Dscovery and evaluation of additional biomarkers with improved sensitivity and specificity from studies rated high quality deserve further attention.
Soo Hyun, Lee;Yingying, Li;Hanbyeol, Kim;Seounghyun, Eum;Kyumin, Park;Chul-Hwan, Lee
BMB Reports
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v.55
no.12
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pp.595-601
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2022
Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) exhibits key roles in mammalian development through its temporospatial repression of gene expression. EZH1 or EZH2 is the catalytic subunit of PRC2 that mediates the mono-, di- and tri-methylation of histone H3 lysine 27 (H3K27me1/2/3), H3K27me2/me3 being a hallmark of facultative heterochromatin. PRC2 is a chromatin-modifying enzyme that is recruited to a limited number of "nucleation sites", spreads H3K27 methylation and fosters chromatin compaction. EZH1 and EZH2 exhibit differences in their expression patterns, levels of histone methyltransferase activity (HMT) in the context of PRC2, and DNA/nucleosome binding activity. This suggests that their roles in heterochromatin formation are disparate. Dysregulation of PRC2 activity leads to aberrant gene expression and is implicated in cancer and developmental diseases. In this review, we discuss the distinct function of PRC2/EZH1 and PRC2/EZH2 in the early and late developmental stages. We then discuss the cancers associated with PRC2/EZH1 and PRC2/EZH2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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