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.
The Korean native pig (KNP) have been considered as animal models for animal biotechnology research because of their relatively small body size and their presumably highly inbred status due to the closed breeding program. However, little is reported about the use of KNP for animal biotechnology researches. This study was performed to establish the somatic cell nuclear transfer (SCNT) protocol for the production of swine leukocyte antigens (SLA) homotype-defined SCNT KNP. The ear fibroblast cells originated from KNP were cultured and used as donor cell. After thawing, the donor cells were cultured for 1 hour with 15 ${\mu}M$ roscovitine prior to the nuclear transfer. The numbers of reconstructed and parthenogenetic embryos transferred were $98{\pm}35.2$ and $145{\pm}11.2$, respectively. The pregnancy and delivery rate were 3/5 (60%) and 2/5 (40%). One healthy SLA homotype-defined SCNT KNP was successfully generated. The recipient-based individual cloning efficiency ranged from 0.65 to 1.08%. Taken together, it can be postulated that the methodological establishment of the production of SLA homotype-defined cloned KNP can be applied to the generation of transgenic cloned KNP as model animals for human disease and xenotransplantation researches.
The present study investigated the nuclear remodeling, development potential with telomerase activity and transcription level of X-linked genes (ANT3, HPRT, MeCP2, RPS4X, XIAP, XIST and ZFX) in the bovine somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos using two different fusion and activation methods. Female adult fibroblasts were injected into perivitelline space of in vitro matured oocytes. The oocyte-nucleus complexes were fused and followed by immediately either activated (Group 1), or activated at 1 h post-fusion (hpf) (Group 2), respectively. The incidence of normal premature chromosome condensation (PCC) at 1 hpf was slightly increased in the Group 2, compared to those of Group 1, but there was no significant (p<0.05) difference. The incidence of normal pronucleus (PN) and chromosome spread at 5 and 18 hpf were significantly (p<0.05) higher in the Group 2 than those of Group 1. The cleavage rate to 2-cell stage, developmental rate to blastocyst stage, and the mean number of total and ICM cell numbers were significantly (p<0.05) higher in the Group 2, compared to those of Group 1. Level of telomerase activity was significantly (p<0.05) higher in the SCNT blastocysts of Group 2, compared to those of Group 1. Transcript levels of HPRT, MeCP2 and XIST were not significantly (p<0.05) different between blastocysts of Group 1 and 2. However, transcript level of ANT3, RPS4X, XIAP and ZFX were significantly (p<0.05) up-regulated in the SCNT blastocysts of Group 2, compared to those of Group 1. Taken together, it is concluded that oocyte activation at 1 hpf induces the enhanced developmental potential by efficient nuclear remodeling and subsequent facilitation of the nuclear reprogramming of bovine SCNT embryos.
This study was designed to investigate the in vitro developmental ability and apoptosis of bovine embryos nucleartransferred (NT) with frozen-thawed or cooled donor cells. Cultured adult bovine ear cells were used as donor cells after sub-culturing to confluence (CC), cooling to 4$^{\circ}C$ for 48 h, or freezing-thawing (FT). Apoptotic cells in blastocysts were evaluated for apoptosis by terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) method. Fusion, cleavage and blastocyst rates were 69.0 (167/242), 68.8 (115/167), and 29.9 (50/167) with CC cells, 70.4 (88/125), 69.3 (61/88), and 29.6 (26/88) with cooled cells and 66.1 (117/177), 70.1 (82/117), and 13.7 (16/117) with FT cells, respectively. Blastocyst rates of NT embryos derived from FT cells were significantly lower than those from CC or cooled cells (p<0.05). In addition, NT blastocysts produced by using FT cells showed significantly higher apoptosis rates (6.4${\pm}$4.0%) than those produced by CC (2.8${\pm}$1.7%) or cooled (2.3${\pm}$1.3%) cells. However, cooling of donor cells had no significant adverse effect on blastocyst rate as well as apoptosis rate. Therefore, our results suggest that cooled cells may be used as an alternative to freshly cultured confluent culture cells, as donor cells, for the production of Somatic nuclear cloned cattle.
Fang, Xun;Qamar, Ahmad Yar;Shin, Sang Tae;Cho, Jongki
Journal of Veterinary Clinics
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v.36
no.5
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pp.253-258
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2019
The objective of this study was to analyse the effects of MS-275 (Class I and II histone deacetylase inhibitor) supplementation on the development of porcine in-vitro somatic nuclear transfer embryo production. During in-vitro development, early embryos were exposed to different concentrations of MS-275 (0, $5{\mu}M$, $10{\mu}M$, and $20{\mu}M$). In in-vitro culture supplemented group, the blastocyst development rate was significantly enhanced by $10{\mu}M$ concentration than other groups (24.0% vs. 19.3%, 21.8%, 11.5%; P < 0.05). Additionally, the 6 h supplementation group, significantly improved the blastocysts production than 24 h, 48 h and control groups (26.1% vs. 17.0%, 15.2%, 2.8%; P < 0.05). Following supplementation with optimal concentrations and time ($10{\mu}M$-6 h group), the blastocyst production was significantly higher than control (25.7% vs 15.8%; P < 0.05). The optimal concentrations of MS-275 significantly enhanced the percentages of ICM:TE than control (43.6% vs. 38.4%; P < 0.05) accompanied with significantly higher expression levels of reprogramming related genes (POU5F1, Naong, and SOX2). In conclusion, the optimal concentrations of $10{\mu}M$ MS-275 and 6 h supplementation during in-vitro culture can significantly improve the quality of porcine in-vitro somatic nuclear transfer embryos through histone acetylation and epigenetic modification. Increasing the efficiency of clonal animal production will greatly promote the development of animal disease models and xenotransplantation.
One of the reasons to causing blood coagulation in the tissue of xenografted organs was known to incompatibility of the blood coagulation and anti-coagulation regulatory system between TG pigs and primates. Thus, overexpression of human CD73 (hCD73) in the pig endothelial cells is considered as a method to reduce coagulopathy after pig-to-non-human-primate xenotransplantation. This study was performed to produce and breed transgenic pigs expressing hCD73 for the studies immune rejection responses and could provide a successful application of xenotransplantation. The transgenic cells were constructed an hCD73 expression vector under control porcine Icam2 promoter (pIcam2-hCD73) and established donor cell lines expressing hCD73. The numbers of transferred reconstructed embryos were $127{\pm}18.9$. The pregnancy and delivery rate of surrogates were 8/18 (44%) and 3/18 (16%). The total number of delivered cloned pigs were 10 (2 alive, 7 mummy, and 1 died after birth). Among them, three live hCD73-pigs were successfully delivered by Caesarean section, but one was dead after birth. The two hCD73 TG cloned pigs had normal reproductive ability. They mated with wild type (WT) MGH (Massachusetts General Hospital) female sows and produced totally 16 piglets. Among them, 5 piglets were identified as hCD73 TG pigs. In conclusion, we successfully generated the hCD73 transgenic cloned pigs and produced their litters by natural mating. It can be possible to use a mate for the production of multiple transgenic pigs such as ${\alpha}-1,3-galactosyltransferase$ knock-out /hCD46 for xenotransplantation.
Wee G.;B. H Sohn;Park, J. S.;D. B. Koo;Lee, K. K.;Y. M. Han
Korean Journal of Animal Reproduction
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v.27
no.1
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pp.25-34
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2003
Human thrombopoietin (hTPO) is a cytokine that plays a central role in megakaryopoiesis. To direct hTPO expression in the mammary gland, an expression vector was constructed by combining the promoter of bovine beta-casein gene, cDNA of hTPO and neomycin resistance gene (pBT-L neo). Fibroblast cells derived from cow's ear skin tissue were transfected with the expression vector (pBT-L neo) using Lipofectamine. Transfected cells resistant to G418 trea?nt were cultured to form the colonies for more than 2 weeks. The transformed colonies identified by PCR were further expanded prior to nuclear transfer. Reconstructed oocytes with transformed cells were electrofused, activated using calcium ionophore and 6-DMAP, and cultured in vitro for 7 days. Of 35 cell colonies analyzed by PCR, 29 colonies (82.9%) were positive for the hTPO gene. Cleavage and developmental rates to the blastocyst stage of reconstructed embryos with the transformed cells were 65.1% and 23.8%, respectively Of 29 blastocysts that developed from reconstructed embryos with the transformed cells, 27 embryos (93.1%) were transgenic. These results indicate that transgenic bovine embryos can be efficiently produced by somatic cell nuclear transfer using transformed cells.
Early cleavage is a reliable prognostic tool for successful embryo transfer in assisted reproduction because early cleaved embryo show better pregnancy rate after transfer. There for, preparation of good embryo recipient is important factor to optimize efficiency of pig cloning. The present study was performed to evaluate the effect of early cleavage on the in vivo development of cloned embryos and to analyze breed, parity and estrous synchrony to optimize recipient for pig cloning. In vitro matured porcine oocytes derived from local slaughterhouse and fibroblasts derived from miniature pig fetuses were used for somatic cell nuclear transfer (SCNT). Reconstructed embryos were transferred to recipient pigs on the same day of SCNT or after 1~2 days of in vitro culture for selecting early cleaved embryos. Breed, parity and date of standing estrous of recipients were recorded for analysis. After 25~35 days after embryo transfer pregnancy was diagnosed using ultrasonography, and pregnant recipients were monitored till delivery. Between purebred and crossbred, no significant difference was founded in both pregnancy and delivery rates. However, early cleaved embryos showed significantly higher pregnancy (46.2%) and delivery (12.8%) rates compared to non-selectively transferred group (24.8% and 4.5%, respectively). The results also showed that the recipients showing standing estrous on the same day of SCNT and less than 4 parities were most suitable for pig cloning.
MyoD, expressed in skeletal muscle lineages of vertebrate embryo, is one of muscle-specific basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors, which plays a key role in the determination and differentiation of all skeletal muscle lineages. In this study, a cDNA of grass carp MyoD was cloned and characterized from total RNA of grass carp embryos by RT-PCR. The full-length cDNA of grass carp MyoD is 1597 bp. The cDNA sequence analysis reveals an open reading frame of 825 bp coding for a protein of 275 amino acids, which includes a bHLH domain composed of basic domain (1-84th amino acids) and HLH domain (98-142th amino acids), without signal peptide. Then the MyoD cDNA of grass carp was cloned to yeast expression vector pPICZ$\alpha$A and transformed into P. pastoris GS115 strain, the recombinant MyoD protein with a molecular weight of about 31KD was obtained after inducing for 2d with 0.5% methanol in pH 8.0 BMGY medium, and the maximum yield was about 250 mg/L in shaking-flask fermentation. The results were expected to benefit for further studies on the crystal structure and physiological function of fish MyoD.
DNA methylation is one of the reasons for poor survival of clone animals. The OCT-4 gene is essential for maintaining pluripotency of embryonic stem (ES) cells and early embryos. We previously reported that the 5'-promoter region of Oct-4 gene was a target of DNA methylation and the methylation status was changed variously during embryonic development in bovine. The study conducted to examine the expression and methylation pattern of tissue-dependent differentially methylated region (T-DMR) of Oct-4 gene in bovine somatic cell nuclear transfer (SCNT) and in vitro fertilization (IVF) blastocysts. The Oct-4 gene expression was evaluated by RT-PCR and fluorescence immunocytochemistry. The methylation pattern of T-DMR was analyzed using restriction mapping and bisulfite sequencing methods. The Oct-4 transcripts were highly expressed in IVF, while they were not expressed in SCNT. The Oct-4 protein was not detected or expressed at very low level in SCNT, the intensity of Oct-4 protein, however, was strong in IVF. On the other hand, the T-DMR of Oct-4 gene was hypermethylated in SCNT compared to that of IVF. These results suggested that expression and the failure of demethylation of Oct-4 gene was closely associated with incomplete development of SCNT embryos.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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