Increasing the efficiency of HR (homologous recombination) is important for a successful knock-in. Rad51 is mainly involved in homologous recombination and is associated with strand invasion. The HR-related mismatch repair system maintains HR fidelity by heteroduplex rejection and repair. Therefore, the purpose of this study is to control Rad51, which plays a critical role in HR, through UV-induced DNA damage. It is also to confirm the effect on the expression of MMR related genes (Msh2, Msh3, Msh6, Mlh1, Pms2) and HR-related genes closely related to HR through treatment with the MMR inhibitor CdCl2. The mRNA expression of Rad51 gene was confirmed in both HC11 cells and mouse testes, but the mRNA expression of Dmc1 gene was confirmed only in mouse testes. The protein expression of Rad51 and Dmc1 gene increased in UV-irradiated HC11 cells. After 72 hours of treatment with 1 ㎛ of CdCl2, the mRNA expression level of Msh3, Pms2, and Rad51 decreased, but the mRNA expression level of Msh6 and Mlh1 increased in HC11 cells. There was no significant difference in Msh2 mRNA expression between CdCl2 untreated-group and the 72 hours treated group. In conclusion, HR-related gene (Rad51) was increased by UV-induced DNA damage. Treatment of the MMR inhibitor CdCl2 in HC11 cells decreased the mRNA expression of Rad51.
Lee, Hyomin K.;Oh, Yeounsun;Hong, Juyoung;Lee, Seung Hwan;Hur, Junho K.
BMB Reports
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v.54
no.2
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pp.98-105
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2021
The clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) system is a family of DNA sequences originally discovered as a type of acquired immunity in prokaryotes such as bacteria and archaea. In many CRISPR systems, the functional ribonucleoproteins (RNPs) are composed of CRISPR protein and guide RNAs. They selectively bind and cleave specific target DNAs or RNAs, based on sequences complementary to the guide RNA. The specific targeted cleavage of the nucleic acids by CRISPR has been broadly utilized in genome editing methods. In the process of genome editing of eukaryotic cells, CRISPR-mediated DNA double-strand breaks (DSB) at specific genomic loci activate the endogenous DNA repair systems and induce mutations at the target sites with high efficiencies. Two of the major endogenous DNA repair machineries are non-homologous end joining (NHEJ) and homology-directed repair (HDR). In case of DSB, the two repair pathways operate in competition, resulting in several possible outcomes including deletions, insertions, and substitutions. Due to the inherent stochasticity of DSB-based genome editing methods, it was difficult to achieve defined single-base changes without unanticipated random mutation patterns. In order to overcome the heterogeneity in DSB-mediated genome editing, novel methods have been developed to incorporate precise single-base level changes without inducing DSB. The approaches utilized catalytically compromised CRISPR in conjunction with base-modifying enzymes and DNA polymerases, to accomplish highly efficient and precise genome editing of single and multiple bases. In this review, we introduce some of the advances in single-base level CRISPR genome editing methods and their applications.
Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are alterations in DNA base that occur most frequently throughout the human genome. The SNPs of DNA repair genes, hMLH1, hMSH2 and ATM, among 100 Korean people were analyzed using Dynamic Allele specific Hybridization (DASH) techniques. Mutation at the position of exon 38 (GA) and exon 10 (CG) of ATM gene, mutation at the position of exon 8 (AG), and exon 1 (AG) of hMLH1 gene and exon 14 (AG) of hMSH2 gene were investigated. No mutation at the selected position of ATM gene and hMSH1 gene was found. However, while there was no mutation at the position of exon of hMSH2 gene, mutation was found at the promotion region (CT) with the frequency of 24% CC, 36% CT and 62% TT genotyes. This results might be used as baseline data for research on SNP of Korean population.
The plant breeding technology was developed with genetic engineering. Many researchers and breeders have turned from traditional breeding to molecular breeding. Genetically modified organisms (GMO) were developed via molecular breeding technology. Currently, molecular breeding technologies facilitate efficient plant breeding without introducing foreign genes, in virtue by of gene editing technology. Gene targeting (GT) via homologous recombination (HR) is one of the best gene editing methods available to modify specific DNA sequences in genomes. GT utilizes DNA repair pathways. Thus, DNA repair systems are controlled to enhance HR processing. Engineered sequence specific endonucleases were applied to improve GT efficiency. Engineered sequence specific endonucleases like the zinc finger nuclease (ZFN), TAL effector nuclease (TALEN), and CRISPR-Cas9 create DNA double-strand breaks (DSB) that can stimulate HR at a target site. RecQl4, Exo1 and Rad51 are effectors that enhance DSB repair via the HR pathway. This review focuses on recent developments in engineered sequence specific endonucleases and ways to improve the efficiency of GT via HR effectors in plants.
We aimed to investigate DNA repair gene expression of response to chemotherapy among gastric patients, and roles in the prognosis of gastric cancer. A total of 209 gastric cancer patients were included in this study between January 2007 and December 2008, all treated with chemotherapy. Polymorphisms were detected by real time PCR with TaqMan probes, and genomic DNA was extracted from peripheral blood samples. The overall response rate was 61.2%. The median progression and overall survivals were 8.5 and 18.7 months, respectively. A significant increased treatment response was found among patients with XPG C/T+T/T or XRCC1 399G/A+A/A genotypes, with the OR (95% CI) of 2.14 (1.15-4.01) and 1.75 (1.04-3.35) respectively. We found XPG C/T+T/T and XRCC1 399 G/A+A/A were associated with a longer survival among gastric cancer patients when compared with their wide type genotypes, with HRs and 95% CIs of 0.49 (0.27-0.89) and 0.56 (0.29-0.98) respectively. Selecting specific chemotherapy based on pretreatment genotyping may be an innovative strategy for further studies.
Carnosine was recently reported to protect against the DNA damage induced by oxidative stress. In this study, we investigated the protective effect of eel Anguilla japonica carnosine extracts prepared using different methods (heat treatment extracts, HTEs; ion exchange chromatography, IEC; ultrafiltration permeation, UFP) on leukocyte DNA damage using the comet assay. Human leukocytes were incubated with extracts of eel carnosine at concentrations (of 10, 50, $100{\mu}g/mL$), and then subjected to an oxidative stimulus [$200{\mu}M$ hydrogen peroxide ($H_2O_2$)]. Pretreatment of the cells for 30 min with carnosine significantly reduced the genotoxicity of $H_2O_2$ measured as DNA strand breaks. The protective effects of the three types of extract (HTE, IEC, and UFP) increased with concentration. At the highest concentration (100 g/mL). there were no statistical differences in oxidative damage between each extract treatment and PBS-treated negative controls. When leukocytes were incubated with carnosine for 30 min after exposure to $H_2O_2$. the protective ability of each extract changed. Therefore, eel carnosine inhibits the $H_2O_2$ induced damage to cellular DNA in human leukocytes, supporting the protective effect of this compound against oxidative damage.
In this study, we investigated the protective effects of Ulva lactuca methanol extracts against ultraviolet B (UVB)-induced DNA damage in HaCaT cells. First, the contents of general and antioxidative nutrient contents of Ulva lactuca were measured. The moisture, carbohydrate, crude protein, crude fat and ash were 14.01%, 44.80%, 23.19%, 3.10% and 14.90%, respectively. Magnesium that acts as DNA repair enzyme cofactor was the most abundant mineral followed by Ca, P and Fe. The total phenolic and anthocyanoside contents of Ulva lactuca were 2.69 mg/g and 0.13 mg/g, respectively. Cells treated with Ulva lactuca methanol extracts for 24 hours post UVB exposure increased cell viability in a concentration-dependent manner compared to the non-treated control. Also, Ulva lactuca methanol extracts decreased the levels of UVB-induced DNA damage such as cyclobutane pyrimidine dimer and DNA damage response (DDR) proteins such as p-p53 and p21. These results suggest that Ulva lactuca methanol extracts comprising physiological active substances such as Mg, polyphenols and anthocyanosides promote DNA repair by regulating genes related with DDR.
The RAD3 gene of Saccharomyces cerevisiae is required for excision repair and is essential for cell viability. RAD3 encoded protein possesses a single stranded DNA-dependent ATPase and DNA and DNA-RNA helicase activities. To examine the extent of conservation of structure and function of RAD3 during eukaryotic evolution, the RAD3 homolog gene was isolated by screening of genomic DNA library. The isolated gene was designated as HRD3 (Homologue of RAD3 gene). The over-expressed HRD3 protein was estimated to be a 75 kDa in size which is in good agreement with the estimated by the nucleotide sequence of the cloned gene. Two-dimensional gel electrophoresis showed that a number of other protein spots dramatically disappeared when the HRD3 protein was overexpressed. The overexpressed RAD3 protein showed a toxicity in E. coli host, suggesting that this protein may be involved in the inhibition of protein synthesis and/or degradation of host protein. To determine which part of HRD3 gene contributes to the toxicity in E. coli, various fusion plasmids containing a partial sequence of HRD3 and lac'Z gene were constructed. These results suggest that the C-terminal domain of HRD3 protein may be important for both toxic effect in E. coli and for its role in DNA repair in S. pombe.
Background: DNA polymerase is a single-copy gene that is considered to be part of the DNA repair machinery in mammalian cells. The encoded enzyme is a key to the base excision repair (BER) pathway. It is evident that pol beta has mutations in various cancer samples, but little is known about ovarian cancer. Aim: Identification of any variant form of $pol{\beta}$ cDNA in ovarian carcinoma and determination of association between the polymorphism and ovarian cancer risk in Indian patients. We used 152 samples to isolate and perform RT-PCR and sequencing. Results: A variant of polymerase beta (deletion of exon 4-6 and 11-13, comprising of amino acid 63-123, and 208-304) is detected in heterozygous condition. The product size of this variant is 532 bp while wild type pol beta is 1 kb. Our study of association between the variant and the endometrioid type shows that it is a statistically significant factor for ovarian cancer [OR=31.9 (4.12-246.25) with p<0.001]. The association between variant and stage IV patients further indicated risk (${\chi}^2$ value of 29.7, and OR value 6.77 with 95% CI values 3.3-13.86). The correlation study also confirms the association data (Pearson correlation values for variant/stage IV and variant/endometrioid of 0.44 and 0.39). Conclusion: Individuals from this part of India with this type of variant may be at risk of stage IV, endometrioid type ovarian carcinoma.
Kim, Soo-Jin;Paik, Sang-Gi;Yu, Il-Je;Oky Maeng;Hyun, Jin-Suk;Sung, Jae-Hyuk;Han, Jeong-Hee;Maeng, Seung-Hee
Proceedings of the Korean Society of Toxicology Conference
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2003.10b
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pp.126-126
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2003
Welding fume (WF) induces pulmonary disease including pneumoconiosis. To investigate whether reactive oxygen species-induced oxidative DNA damage occurs during welding fume exposure and the upregulation of DNA repair mechanisms is accompanied, SPF SD rats were exposed to welding fumes with the concentrations of 65.6${\pm}$2.9 mg/㎥(low dose) and 116.8${\pm}$3.9 mg/㎥ (high dose) of total suspended particulate for 2 hrs per day in an inhalation chamber for a total of 2hrs, 15 or 30 days.(omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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