Kim, Si Won;Lee, Jeong Hyo;Park, Byung-Chul;Park, Tae Sub
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제30권7호
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pp.1029-1036
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2017
Objective: In the livestock industry, the regulatory mechanisms of muscle proliferation and differentiation can be applied to improve traits such as growth and meat production. We investigated the regulatory pathway of MyoD and its role in muscle differentiation in quail myoblast cells. Methods: The MyoD gene was mutated by the clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/Cas9 technology and single cell-derived MyoD mutant sublines were identified to investigate the global regulatory mechanism responsible for muscle differentiation. Results: The mutation efficiency was 73.3% in the mixed population, and from this population we were able to establish two QM7 MyoD knockout subline (MyoD KO QM7#4) through single cell pick-up and expansion. In the undifferentiated condition, paired box 7 expression in MyoD KO QM7#4 cells was not significantly different from regular QM7 (rQM7) cells. During differentiation, however, myotube formation was dramatically repressed in MyoD KO QM7#4 cells. Moreover, myogenic differentiation-specific transcripts and proteins were not expressed in MyoD KO QM7#4 cells even after an extended differentiation period. These results indicate that MyoD is critical for muscle differentiation. Furthermore, we analyzed the global regulatory interactions by RNA sequencing during muscle differentiation. Conclusion: With CRISPR/Cas9-mediated genomic editing, single cell-derived sublines with a specific knockout gene can be adapted to various aspects of basic research as well as in functional genomics studies.
Of the various types of mice used for genome editing, conditional knock-out (cKO) mice serve as an important model for studying the function of genes. cKO mice can be produced using loxP knock-in (KI) mice in which loxP sequences (34 bp) are inserted on both sides of a specific region in the target gene. These mice can be used as KO mice that do not express a gene at a desired time or under a desired condition by cross-breeding with various Cre Tg mice. Genome editing has been recently made easy by the use of third-generation gene scissors, the CRISPR-Cas9 system. However, very few laboratories can produce mice for genome editing. Here we present a more efficient method for producing loxP KI mice. This method involves the use of an HDR vector as the target vector and ssODN as the donor DNA in order to induce homologous recombination for producing loxP KI mice. On injecting 20 ng/µL of ssODN, it was observed that the target exon was deleted or loxP was inserted on only one side. However, on injecting 10 ng/µL of the target HDR vector, the insertion of loxP was observed on both sides of the target region. In the first PCR, seven mice were identified to be loxP KI mice. The accuracy of their gene sequences was confirmed through Sanger sequencing. It is expected that the loxP KI mice produced in this study will serve as an important tool for identifying the function of the target gene.
Cho, Bumrae;Kim, Su Jin;Lee, Eun-Jin;Ahn, Sun Mi;Lee, Jin Seok;Ji, Dal-young;Lee, Sang Hoon;Kang, Jung-Taek
한국수정란이식학회지
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제33권4호
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pp.245-254
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2018
Pigs are considered as optimal donor animal for the successful xenotransplantation. To increase the possibility of clinical application, genetic modification to increase compatibility with human is an important and essential process. Genetic modification technique has been developed and improved to produce genetically modified pigs rapidly. CRISPR/Cas9 system is widely used in various fields including the production of transgenic animals and also can be enable multiple gene modifications. In this study, we developed new gene targeting vector and enrichment system for the rapid and efficient selection of genetically modified cells. We conducted co-transfection with two targeting vectors for simultaneous inactivation of two genes and enrichment of the genetically modified cells using MACS. After this efficient enrichment, genotypic analysis of each colony showed that colonies which have genetic modifications on both genes were confirmed with high efficiency. Somatic cell nuclear transfer was conducted with established donor cells and genetically modified pigs were successfully produced. Genotypic and phenotypic analysis of generated pigs showed identical genotypes with donor cells and no surface expression of ${\alpha}$-Gal and HD antigens. Furthermore, functional analysis using pooled human serum revealed dramatically reduction of human natural antibody (IgG and IgM) binding level and natural antibody-mediated cytotoxicity. In conclusion, the constructed vector and enrichment system using MACS used in this study is efficient and useful to generate genetically modified donor cells with multiple genetic alterations and lead to an efficient production of genetically modified pigs.
Placenta specific 8 (PLAC8, also known as ONZIN) is a multi-functional protein that is highly expressed in the intestine, lung, spleen, and innate immune cells, and is involved in various diseases, including cancers, obesity, and innate immune deficiency. Here, we generated a Plac8 knockout mouse using the CRISPR/Cas9 system. The Cas9 mRNA and two single guide RNAs targeting a region near the translation start codon at Plac8 exon 2 were microinjected into mouse zygotes. This successfully eliminated the conventional translation start site, as confirmed by Sanger sequencing and PCR genotyping analysis. Unlike the previous Plac8 deficient models displaying increased adipose tissue and body weights, our male Plac8 knockout mice showed rather lower body weight than sex-matched littermate controls, though the only difference between these two mouse models is genetic context. Differently from the previously constructed embryonic stem cell-derived Plac8 knockout mouse that contains a neomycin resistance cassette, this knockout mouse model is free from a negative selection marker or other external insertions, which will be useful in future studies aimed at elucidating the multi-functional and physiological roles of PLAC8 in various diseases, without interference from exogenous foreign DNA.
Kim, Hyejeong;Jeong, Haengdueng;Cho, Yejin;Lee, Jaehoon;Nam, Ki Taek;Lee, Han-Woong
Laboraroty Animal Research
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제34권4호
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pp.257-263
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2018
Trefoil factor 1 (TFF1, also known as pS2) is strongly expressed in the gastrointestinal mucosa and plays a critical role in the differentiation of gastric glands. Since approximately 50% of all human gastric cancers are associated with decreased TFF1 expression, it is considered a tumor suppressor gene. Tff1 deficiency in mice results in histological changes in the antral and pyloric gastric mucosa, with severe hyperplasia and dysplasia of epithelial cells, resulting in the development of antropyloric adenoma. Here, we generated Tff1-knockout (KO) mice, without a neomycin resistant ($Neo^R$) cassette, using the clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated nuclease 9 (CRSIPR/Cas9) system. Though our Tff1-KO mice showed phenotypes very similar to the previous embryonic stem (ES)-cell-based KO mice, they differed from the previous reports in that a reduction in body weight was observed in males. These results demonstrate that these newly established Tff1-KO mice are useful tools for investigating genetic and environmental factors influencing gastric cancer, without the effects of artificial gene insertion. Furthermore, these findings suggest a novel hypothesis that Tff1 expression influences gender differences.
Jong Hee Kim;Jihyeon Yu;Jin Young Kim;Yong Jin Park;Sangsu Bae;Kwon Kyoo Kang;Yu Jin Jung
BMB Reports
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제57권2호
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pp.79-85
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2024
Pre-harvest sprouting is a critical phenomenon involving germination of seeds in the mother plant before harvest under relative humid conditions and reduced dormancy. In this paper, we generated HDR mutant lines with one region SNP (C/T) and an insertion of 6 bp (GGT/GGTGGCGGC) in OsERF1 genes for pre-harvest sprouting (PHS) resistance using CRISPR/Cas9 and a geminiviral replicon system. The incidence of HDR was 2.6% in transformed calli. T1 seeds were harvested from 12 HDR-induced calli and named ERF1-hdr line. Molecular stability, key agronomic properties, physiological properties, and biochemical properties of target genes in the ERF1-hdr line were investigated for three years. The ERF1-hdr line showed significantly enhanced seed dormancy and pre-harvest sprouting resistance. qRT-PCR analysis suggested that enhanced ABA signaling resulted in a stronger phenotype of PHS resistance. These results indicate that efficient HDR can be achieved through SNP/InDel replacement using a single and modular configuration applicable to different rice targets and other crops. This work demonstrates the potential to replace all genes with elite alleles within one generation and greatly expands our ability to improve agriculturally important traits.
Sun, Lichang;He, Tao;Zhang, Lili;Pang, Maoda;Zhang, Qiaoyan;Zhou, Yan;Bao, Hongduo;Wang, Ran
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권7호
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pp.1276-1280
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2017
The mcr-1 gene is a new "superbug" gene discoverd in China in 2016 that makes bacteria highly resistant to the last-resort class of antibiotics. The mcr-1 gene raised serious concern about its possible global dissemination and spread. Here, we report a potential anti-resistant strategy using the CRISPR/Cas9-mediated approach that can efficiently induce mcr-1 gene knockout in Escherichia coli. Our findings suggested that using the CRISPR/Cas9 system to knock out the resistance gene mcr-1 might be a potential anti-resistant strategy. Bovine myeloid antimicrobial peptide-27 could help deliver plasmid pCas::mcr targeting specific DNA sequences of the mcr-1 gene into microbial populations.
Lu Xu;Zhongliang Wang;Shihao Liu;Zhiheng Wei;Jianfeng Yu;Jun Li;Jie Li;Wen Yao;Zhiliang Gu
Animal Bioscience
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제37권3호
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pp.437-450
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2024
Objective: Vanin-1 (VNN1) is a pantetheinase that catalyses the hydrolysis of pantetheine to produce pantothenic acid and cysteamine. Our previous studies have shown that the VNN1 is specifically expressed in chicken liver which negatively regulated by microRNA-122. However, the functions of the VNN1 in lipid metabolism in chicken liver haven't been elucidated. Methods: First, we detected the VNN1 mRNA expression in 4-week chickens which were fasted 24 hours. Next, knocked out VNN1 via CRISPR/Cas9 system in the chicken Leghorn Male Hepatoma cell line. Detected the lipid deposition via oil red staining and analysis the content of triglycerides (TG), low-density lipoprotein-C (LDL-C), and high-density lipoprotein-C (HDL-C) after VNN1 knockout in Leghorn Male Hepatoma cell line. Then we captured various differentially expressed genes (DEGs) between VNN1-modified LMH cells and original LMH cells by RNA-seq. Results: Firstly, fasting-induced expression of VNN1. Meanwhile, we successfully used the CRISPR/Cas9 system to achieve targeted mutations of the VNN1 in the chicken LMH cell line. Moreover, the expression level of VNN1 mRNA in LMH-KO-VNN1 cells decreased compared with that in the wild-type LMH cells (p<0.0001). Compared with control, lipid deposition was decreased after knockout VNN1 via oil red staining, meanwhile, the contents of TG and LDL-C were significantly reduced, and the content of HDL-C was increased in LMH-KO-VNN1 cells. Transcriptome sequencing showed that there were 1,335 DEGs between LMH-KO-VNN1 cells and original LMH cells. Of these DEGs, 431 were upregulated, and 904 were downregulated. Gene ontology analyses of all DEGs showed that the lipid metabolism-related pathways, such as fatty acid biosynthesis and long-chain fatty acid biosynthesis, were enriched. KEGG pathway analyses showed that "lipid metabolism pathway", "energy metabolism", and "carbohydrate metabolism" were enriched. A total of 76 DEGs were involved in these pathways, of which 29 genes were upregulated (such as cytochrome P450 family 7 subfamily A member 1, ELOVL fatty acid elongase 2, and apolipoprotein A4) and 47 genes were downregulated (such as phosphoenolpyruvate carboxykinase 1) by VNN1 knockout in the LMH cells. Conclusion: These results suggest that VNN1 plays an important role in coordinating lipid metabolism in the chicken liver.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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