Inflammatory lung diseases are characterized by chronic inflammation and oxidant/antioxidant imbalance. The sources of the increased oxidative stress in patients with chronic inflammatory lung diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) derive from the increased burden of inhaled oxidants, and from the increased amounts of reactive oxygen species (ROS) generated by several inflammatory, immune and various structural cells of the airways. Increased levels of ROS produced in the airways is reflected by increased markers of oxidative stress in the airspaces, sputum, breath, lungs and blood in patients with lung diseases. ROS, either directly or via the formation of lipid peroxidation products such as 4-hydroxy-2-nonenal may play a role in enhancing the inflammation through the activation of stress kinases (JNK, MAPK, p38) and redox sensitive transcription factors such as NF-${\kappa}B$ and AP-1. Recent evidences have indicated that oxidative stress and pro-inflammatory mediators can alter nuclear histone acetylation/deacetylation allowing access for transcription factor DNA binding leading to enhanced pro-inflammatory gene expression in various lung cells. Understanding of the mechanisms of redox signaling, NF-${\kappa}B$/AP-1 regulation, the balance between histone acetylation and deacetylation and the release and expression of pro- and anti-inflammatory mediators may lead to the development of novel therapies based on the pharmacological manipulation of antioxidants in lung inflammation and injury. Antioxidants that have effective wide spectrum activity and good bioavailability, thiols or molecules which have dual antioxidant and anti-inflammatory activity, may be potential therapeutic agents which not only protect against the direct injurious effects of oxidants, but may fundamentally alter the underlying inflammatory processes which play an important role in the pathogenesis of chronic inflammatory lung diseases.
HnRNPK is a multifunctional protein that participates in chromatin remodeling, transcription, RNA splicing, mRNA stability and translation. Here, we uncovered the function of hnRNPK in regulating the proliferation and differentiation of myoblasts. hnRNPK was mutated in the C2C12 myoblast cell line using the CRISPR/Cas9 system. A decreased proliferation rate was observed in hnRNPK-mutated cells, suggesting an impaired proliferation phenotype. Furthermore, increased G2/M phase, decreased S phase and increased sub-G1 phase cells were detected in the hnRNPK-mutated cell lines. The expression analysis of key cell cycle regulators indicated mRNA of Cyclin A2 was significantly increased in the mutant myoblasts compared to the control cells, while Cyclin B1, Cdc25b and Cdc25c were decreased sharply. In addition to the myoblast proliferation defect, the mutant cells exhibited defect in myotube formation. The myotube formation marker, myosin heavy chain (MHC), was decreased sharply in hnRNPK-mutated cells compared to control myoblasts during differentiation. The deficiency in hnRNPK also resulted in the repression of Myog expression, a key myogenic regulator during differentiation. Together, our data demonstrate that hnRNPK is required for myoblast proliferation and differentiation and may be an essential regulator of myoblast function.
The central dogma of gene expression propounds that DNA is transcribed to mRNA and finally gets translated into protein. Only 2-3% of the genomic DNA is transcribed to protein-coding mRNA. Interestingly, only a further minuscule part of genomic DNA encodes for long non-coding RNAs (lncRNAs) which are characteristically more than 200 nucleotides long and can be transcribed from both protein-coding (e.g. H19 and TUG1) as well as non-coding DNA by RNA polymerase II. The lncRNAs do not have open reading frames (with some exceptions), 3`-untranslated regions (3'-UTRs) and necessarily these RNAs lack any translation-termination regions, however, these can be spliced, capped and polyadenylated as mRNA molecules. The flexibility of lncRNAs confers them specific 3D-conformations that eventually enable the lncRNAs to interact with proteins, DNA or other RNA molecules via base pairing or by forming networks. The lncRNAs play a major role in gene regulation, cell differentiation, cancer cell invasion and metastasis and chromatin remodeling. Deregulation of lncRNA is also responsible for numerous diseases in mammals. Various studies have revealed their significance as biomarkers for prognosis and diagnosis of cancer. The aim of this review is to overview the salient features, evolution, biogenesis and biological importance of these molecules in the mammalian system.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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제36권4호
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pp.243-249
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2010
Tissue engineered bone (TEB) can replace an autogenous bone graft requiring an secondary operation site as well as avoid complications like inflammation or infection from xenogenic or synthetic bone graft. Adult mesenchymal stem cells (MSC) for TEB are considered to have various ranges of differentiation capacity or multipotency by the donor site and age. This study examined the effect of age on proliferation capacity, differentiation capacity and bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) responsiveness of human bone marrow stromal cells (hBMSC) according to the age. In addition, to evaluate the effect on enhancement for osteoblast differentiation, the hBMSC were treated with Trichostatin A (TSA) and 5-Azacitidine (5-AZC) which was HDAC inhibitors and methyltransferase inhibitors respectively affecting chromatin remodeling temporarily and reversibly. The young and old group of hBMSC obtained from the iliac crest from total 9 healthy patients, showed similar proliferation capacity. Cell surface markers such as CD34, CD45, CD90 and CD105 showed uniform expression regardless of age. However, the young group showed more prominent transdifferentiation capacity with adipogenic differentiation. The osteoblast differentiation capacity or BMP responsiveness was low and similar between young and old group. TSA and 5-AZC showed potential for enhancing the BMP effect on osteoblast differentiation by increasing the expression level of osteogenic master gene, such as DLX5, ALP. More study will be needed to determine the positive effect of the reversible function of HDAC inhibitors or methyltransferase inhibitors on enhancing the low osteoblast differentiation capacity of hBMSC.
Hoxc8 is one of the homeotic developmental control genes regulating the expression of many downstream target genes, through which animal body pattern is established during embryonic development. In previous proteomics analysis, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) which is also known as cyclin, has been implied to be regulated by Hoxc8 in F9 murine embryonic teratocarcinoma cell. When the 5' upstream region of PCNA was analyzed, it turned out to contain 20 Hox core binding sites (ATTA) in about 1.17 kbp (kilo base pairs) region ($-520{\sim}-1690$). In order to test whether this region is responsible for Hoxc8 regulation, the upstream 2.3 kbp fragment of PCNA was amplified through PCR and then cloned into the pGL3 basic vector containing a luciferase gene as a reporter. When the luciferase activity was measured in the presence of effector plasmid (pcDNA : c8) expressing murine Hoxc8, the PCNA promoter driven reporter activity was reduced. To confirm whether this reduction is due to the Hoxc8 protein, the siRNA against Hoxc8 (5'-GUA UCA GAC CUU GGA ACU A-3' and 5'-UAG UUC CAA GGU CUG AUA C-3') was prepared. Interestingly enough, siRNA treatment up regulated the luciferase activity which was down regulated by Hoxc8, indicating that Hoxc8 indeed regulates the expression of PCNA, in particular, down regulation in NIN3T3 cells. These results altogether indicate that Hoxc8 might orchestrate the pattern formation by regulating PCNA which is one of the important proteins involved in several processes such as DNA replication and methylation, chromatin remodeling, cell cycle regulation, differentiation, as well as programmed cell death.
Background: Promoter hypermethylation mediated gene silencing of tumor suppressor genes is considered as most frequent mechanism than genetic aberrations such as mutations in the development of cancers. BRD7 is a single bromodomain containing protein that functions as a subunit of SWI/SNF chromatin-remodeling complex to regulate transcription. It also interacts with the well know tumor suppressor protein p53 to trans-activate genes involved in cell cycle arrest. Loss of expression of BRD7 has been observed in breast cancers and nasopharyngeal carcinomas due to promoter hypermethylation. However, the genetic status of BRD7 in oral squamous cell carcinomas (OSCCs) is not known, although OSCC is one of the most common among all reported cancers in the Indian population. Hence, in the present study we investigated OSCC samples to determine the occurrence of hypermethylation in the promoter region of BRD7 and understand its prevalence. Materials and Methods: Genomic DNA extracted from biopsy tissues of twenty three oral squamous cell carcinomas were digested with methylation sensitive HpaII type2 restriction enzyme that recognizes and cuts unmethylated CCGG motifs. The digested DNA samples were amplified with primers flanking the CCGG motifs in promoter region of BRD7 gene. The PCR amplified products were analyzed by agarose gel electrophoresis along with undigested amplification control. Results: Methylation sensitive enzyme technique identified methylation of BRD7 promoter region seventeen out of twenty three (74%) well differentiated oral squamous cell carcinoma samples. Conclusions: The identification of BRD7 promoter hypermethylation in 74% of well differentiated oral squamous cell carcinomas indicates that the methylation dependent silencing of BRD7 gene is a frequent event in carcinogenesis. To the best of our knowledge, the present study is the first to report the occurrence of BRD7and its high prevalence in oral squamous cell carcinomas.
Transcriptional silencing is regulated by promoter methylation and histone modifications such as methylation and acetylation. We constructed a Schizosaccaromyces pombe reporter strain, KCT120a, to identify modifiers of transcriptional silencing, by inserting the $ura4^+$ gene into a heterochromatic telomere region. Two compounds inhibited the activity of histone deacetylases, induced acetylation of histone H3 and caused apoptotic cell death in HeLa cells. Expression of gelsolin and $p21^{waf1/cip1}$ also increased, as it does in response to HDAC inhibitors such as TSA. Therefore, these compounds appear to be potent inhibitors of HDACs, and hence potential anti-cancer drugs. Our observations suggest that a yeast cell-based assay system for transcriptional silencing may be useful for identifying histone deacetylase inhibitors and other agents affecting chromatin remodeling.
Choi, Seungkyu;Go, Jai Hyang;Kim, Eun Kyung;Lee, Hojung;Lee, Won Mi;Cho, Chun-Sung;Han, Kyudong
Genomics & Informatics
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제14권3호
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pp.78-84
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2016
Extranodal natural killer (NK)/T-cell lymphoma, nasal type (NKTCL), is a malignant disorder of cytotoxic lymphocytes of NK or T cells. It is an aggressive neoplasm with a very poor prognosis. Although extranodal NKTCL reportedly has a strong association with Epstein-Barr virus, the molecular pathogenesis of NKTCL has been unexplored. The recent technological advancements in next-generation sequencing (NGS) have made DNA sequencing cost- and time-effective, with more reliable results. Using the Ion Proton Comprehensive Cancer Panel, we sequenced 409 cancer-related genes to identify somatic mutations in five NKTCL tissue samples. The sequencing analysis detected 25 mutations in 21 genes. Among them, KMT2D, a histone modification-related gene, was the most frequently mutated gene (four of the five cases). This result was consistent with recent NGS studies that have suggested KMT2D as a novel driver gene in NKTCL. Mutations were also found in ARID1A, a chromatin remodeling gene, and TP53, which also recurred in recent NGS studies. We also found mutations in 18 novel candidate genes, with molecular functions that were potentially implicated in cancer development. We suggest that these genes may result in multiple oncogenic events and may be used as potential bio-markers of NKTCL in the future.
Sus1 / ENY2는 진핵생물에 잘 보존된 작은 단백질로 염색사 리모델링과 mRNA 생성과정에 관여한다. Sus1 단백질은 전사 보조활성자인 SAGA 복합체와 핵공과 연관된 TREX2 복합체 등, 핵에 존재하는 2개 복합체의 구성 요소이다. 분열효모 Schizosaccharomyces pombe의 유전체 데이터에서 Sus1의 이종상동체를 찾아 기능을 분석하였다. 4분체 분석 결과 이 유전자는 생장에 필수적이 아니었으나, Sus1 유전자를 결실시키면 낮은 온도에서 생장이 느렸으며, $poly(A)^+$ RNA도 핵 안에 약간 축적되는 표현형을 보였다. 또한 Sus1-GFP 단백질은 주로 핵에 존재하였다. Yeast two-hybrid 분석과 공동면역침전 실험에서 Sus1 단백질은 TREX-2 복합체의 또 다른 구성인자인 Sac3와 상호작용을 하였다. 이와 같은 결과들은 S. pombe의 Sus1 단백질도 역시 TREX-2 복합체의 구성인자로 mRNA 방출에 관여하고 있음을 시사한다.
To repair bony defects with tansplanted bone in the body, fresh autogenous bone is undoubtly, the most effective bone graft for clinical applications. But the demineralized bone has the matrix-induced bone formation which was suggested by Urist in 1965. Many authors assisted that demineralized bone powder induces phenotypic conversion of mesenchymal cells into osteoblasts, with high-density bone formation. The process of inducing differentiated cells becomes osteogenic properties. The purpose of this study was to evaluate the osteoinductive capacity of allogenic freeze-dried demineralized bone block (FDD, $7{\times}7mm$) and to compare FDD with the same sue of deep-frozen allogenic bone(DF), fresh autogenous bone (A) after implantation. The histological and ultrastructural features of tissue responses were examined after 1, 2, 4, 6, 8 weeks implantation of each experimental groups in the operative site of the New Zealand white rabbits. The results were as follows : 1. Inflammatory cell infiltration generally has appeared at 1 week, but reduced at 4 weeks in each group, but most severe in DF group. 2. Osteoblastic activity has increased for 4 weeks, but decreased at 6 weeks in each group and there was no significant difference among experimental groups. 3. New bone formation has begun at 1week, least activations in A groups, and showed the revesal line of bone formation among each group at 6 to 8 weeks. 4. Bone resorption has appeared at 1 week, but disappeared at 4 weeks in both A and DF groups, but more severe in DF than A groups. 5. In ultrastructural changs, the DF group have showed the most remarkable osteoclastic activities among experimental groups. 6. Osteoid or tangled collagen fibrils near the implanted sites were replaced by more mature, lamellated bony trabeculae during bone remodeling. There was little difference among each experimental groups. 7. During the convertion osteoblasts to osteocytes which embedded within the bone matrix, there was organ-less-poor cytoplasm, increased nuclear chromatin, abundant rough endothelial reticulum (RER) in each groups. From the above the findings, the DF group shored more bone resorption and foreign body reaction than FDD and A groups, and FDD group showed more new bone formation or osteoblastic activity than DF and A groups in early stage. There was no significant difference of cellular activities among the FDD DF, and A groups according to the time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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