• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제23권3호
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• pp.171-178
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• 2008

수백여 종의 개별물질이 불완전 연소 혹은 유기물의 열분해로 인해 발생되는 다환방향족 탄화수소(PAHs)는 환경에서 중요한 오염원이 되고 있다. 본 연구는 다양한 바이오마커를 이용하여 수서생태계에 벤조피렌(benzo[a]pyrene)과 같은 다환방향족 탄화수소의 영향을 분석하였고, 이에 대한 통합적 결과 모델을 도출하였다. 즉, 잉어(Cyprinus carpio)를 이용하여 여러 농도의 벤조피렌(3, 12, $34{\mu}g/L$, 측정농도 기준)에 10일간 노출시킨 다음, DNA single-strand break, ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD), acetylcholine esterase (AChE)와 vitellogenin (VTG)의 농도를 측정하였다. 벤조피렌은 잉어의 DNA 손상을 유도하였고, 낮은 농도에서 EROD와 VTC의 유의적인 활성을 보였으나, 신경전달물질과 관련이 깊은 AChE 효소활성에는 영향을 미치지 않았다. 이 결과를 star plot를 이용하여 통합 및 분석하였으며, 노출농도에 따른 통합 반응지수(integrated biomarker response value: IBR)로 나타내었다. 이런 다양한 바이오마커의 결과들은 벤조피렌에 대한 어류의 영향과 수생태 모니터링 자료로 이용 가능할 것으로 여겨지며, 통합반응지수는 생태위해성평가에서 유용한 도구로 쓰일 가치가 있는 것으로 평가된다.

• 생명과학회지
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• 제17권9호통권89호
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• pp.1204-1210
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• 2007

Totopoisomerase II 저해제인 etoposide는 핵안에 DNA double strand breaks를 일으키므로써 세포의 DNA에 손상을 초래한다. 본 연구에서는 인간 망막색소상피세포인 ARPE-19 세포에서의 세포성장 및 아폽토시스에서 etoposide의 역할을 살펴보았다. Etoposide는 세포의 성장을 크게 감소시켰으며 TUNEL에서 아폽토시스를 나타내는 DNA fragmentation의 증가를 유도하였다. 게다가, etoposide는 산화적 손상에 대해 세포나 조직을 보호하는 역할을 하는 것으로 알려진 세포내 항산화효소인 heme oxygenase-1 (HO-1)의 발현을 크게 증가시켰다. Etoposide에 의한 HO-1 발현증가는 항산화물질 NAC에 의해 억제되었는데, 이는 etoposide에 의한 세포내 ROS의 증가가 HO-1 발현에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 또한 HO-1 발현을 억제하기 위하여 HO-1 siRNA 방법을 사용하였다. 흥미롭게도, HO-1 유전자의 knock-down은 etoposide에 의해 유도되는 DNA fragmentation의 정도를 증가시켰다. 이들 결과를 종합해볼 때, etoposide에 의해 자극되어진 ARPE-19 세포에서 발현증가된 HO-1은 etoposide에 의한 아폽토시스 유발과정에서 세포를 보호하는 항아폽토시스의 기능을 한다는 것을 시사한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제13권2호
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• pp.113-120
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• 1995

Purpose : To investigate the effect of alkaloid fraction from Korean ginseng on radiation-induced DNA double strand breaks (dsb) formation and repair in murine lymphocytes Materials and Methods : We used the neutral filter elution technique to assay $^{60}Co\;{\gamma}$ ray-induced DNA double strand breaks formation and repair in C57BL/6 mouse spleen lymphocytes for evaluating the dose-response relationship in the presence of alkaloid fraction as a radioprotective agent. The lymphocytes were stimulated with Phytohemagglutinin (PHA, 2 u g/ml) to label $^3[H]-thymidine.$ Isotope-labelled lymphocytes in suspension were exposed to 100 Gy at $0^{\cdot}C$ in the alkaloid fraction-treated group and elution procedure was performed at PH 9.6. The extents of formation of radiation-induced DNA double strand breaks and repair were compared respectively via strand scission factor (SSF) and relative strand scission factor (RSSF). Results: Alkaloid fraction reduced the formation of double strand breaks with dose modification factor of 2 15, compared to control group Rejoining of DNA dsb appeared to take place via two components. The first fast component was completed within 20.4 minutes, but the second slow component was not completed until 220.2 minutes after irradiation. About $30\%$ of dsb formed by irradiation was ultimately unrejoined despite the administration of alkaloid fraction. The administration of alkaloid fraction had a great effect on the second slow component of repair; the half-time of fast component repair was not changed, but that of slow component was 621.8 minutes. Conclusion: Neutral filter elution assay Proved to be a very effective method to quantitate the extents of DNA dsb formation and its repair. By using this technique, we were able to evaluate the efficiency of alkaloid fraction from Korean ginseng as a valuable radioprotector. Alkaloid fraction can be used prophylactically to prevent or ameliorate the severe radiation damages in workers and neighbors around the atomic power plants. For more refined study, however, more advanced purification of alkaloid fraction wil be needed in the near future.

• Animal Bioscience
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• 제35권1호
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• pp.126-137
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• 2022

Objective: Efficient gene editing technology is critical for successful knock-in in domestic animals. RAD51 recombinase (RAD51) gene plays an important role in strand invasion during homologous recombination (HR) in mammals, and is regulated by checkpoint kinase 1 (CHK1) and CHK2 genes, which are upstream elements of RAD51 recombinase (RAD51). In addition, mismatch repair (MMR) system is inextricably linked to HR-related pathways and regulates HR via heteroduplex rejection. Thus, the aim of this study was to investigate whether clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated 9 (CRISPR/Cas9)-mediated knock-in efficiency of human lactoferrin (hLF) knock-in vector in the bovine β-casein gene locus can be increased by suppressing DNA MMR-related genes (MSH2, MSH3, MSH6, MLH1, and PMS2) and overexpressing DNA double-strand break (DSB) repair-related genes (RAD51, CHK1, CHK2). Methods: Bovine mammary epithelial (MAC-T) cells were transfected with a knock-in vector, RAD51, CHK1, or CHK2 overexpression vector and CRISPR/sgRNA expression vector to target the bovine β-casein gene locus, followed by treatment of the cells with CdCl₂ for 24 hours. After 3 days of CdCl₂ treatment, the knock-in efficiency was confirmed by polymerase chain reaction (PCR). The mRNA expression levels of DNA MMR-related and DNA DSB repair-related genes were assessed by quantitative real-time PCR (RT-qPCR). Results: Treatment with CdCl₂ decreased the mRNA expression of RAD51 and MMRrelated genes but did not increase the knock-in efficiency in MAC-T cells. Also, the overexpression of DNA DSB repair-related genes in MAC-T cells did not significantly affect the mRNA expression of MMR-related genes and failed to increase the knock-in efficiency. Conclusion: Treatment with CdCl₂ inhibited the mRNA levels of RAD51 and DNA MMR-related genes in MAC-T cells. However, the function of MMR pathway in relation to HR may differ in various cell types or species.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제24권6호
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• pp.493-502
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• 2020

Apigenin, a naturally occurring flavonoid, is known to exhibit significant anticancer activity. This study was designed to determine the effects of apigenin on two malignant mesothelioma cell lines, MSTO-211H and H2452, and to explore the underlying mechanism(s). Apigenin significantly inhibited cell viability with a concomitant increase in intracellular reactive oxygen species (ROS) and caused the loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm), and ATP depletion, resulting in apoptosis and necroptosis in monolayer cell culture. Apigenin upregulated DNA damage response proteins, including the DNA double strand break marker phospho (p)-histone H2A.X. and caused a transition delay at the G₂/M phase of cell cycle. Western blot analysis showed that apigenin treatment upregulated protein levels of cleaved caspase-3, cleaved PARP, p-MLKL, and p-RIP3 along with an increased Bax/Bcl-2 ratio. ATP supplementation restored cell viability and levels of DNA damage-, apoptosisand necroptosis-related proteins that apigenin caused. In addition, N-acetylcysteine reduced ROS production and improved ΔΨm loss and cell death that were caused by apigenin. In a 3D spheroid culture model, ROS-dependent necroptosis was found to be a mechanism involved in the anti-cancer activity of apigenin against malignant mesothelioma cells. Taken together, our findings suggest that apigenin can induce ROS-dependent necroptotic cell death due to ATP depletion through mitochondrial dysfunction. This study provides us a possible mechanism underlying why apigenin could be used as a therapeutic candidate for treating malignant mesothelioma.

• 한국동물생명공학회지
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• 제38권3호
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• pp.99-108
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• 2023

Background: Efficient gene editing technology is needed for successful knock-in. Homologous recombination (HR) is a major double-strand break repair pathway that can be utilized for accurately inserting foreign genes into the genome. HR occurs during the S/G2 phase, and the DNA mismatch repair (MMR) pathway is inextricably linked to HR to maintain HR fidelity. This study was conducted to investigate the effect of inhibiting MMR-related genes using CdCl₂, an MMR-related gene inhibitor, on HR efficiency in HC11 cells. Methods: The mRNA and protein expression levels of MMR-related genes (Msh2, Msh3, Msh6, Mlh1, Pms2), the HR-related gene Rad51, and the NHEJ-related gene DNA Ligase IV were assessed in HC11 cells treated with 10 μM of CdCl₂ for 48 hours. In addition, HC11 cells were transfected with a CRISPR/sgRNA expression vector and a knock-in vector targeting Exon3 of the mouse-beta casein locus, and treated with 10 μM cadmium for 48 hours. The knock-in efficiency was monitored through PCR. Results: The treatment of HC11 cells with a high-dose of CdCl₂ decreased the mRNA expression of the HR-related gene Rad51 in HC11 cells. In addition, the inhibition of MMR-related genes through CdCl₂ treatment did not lead to an increase in knock-in efficiency. Conclusions: The inhibition of MMR-related gene expression through high-dose CdCl₂ treatment reduces the expression of the HR-related gene Rad51, which is active during recombination. Therefore, it was determined that CdCl₂ is an inappropriate compound for improving HR efficiency.

• 식물조직배양학회지
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• 제25권4호
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• pp.245-250
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• 1998

Tobacco mosaic virus(TMV) 외피단백질 유전자를 연초(Nicotiana tabacm cv. NC82)에 형질전환하고 형질전환 식물체 후세대에서 TMV 저항성인 연초를 선발하여, 선발된 TMV 저항성 제5세대 형질전환 식물체의 도입된 유전자발현 및 고온에서의 특성 등을 조사하였다. TMV 저항성 식물체의 염색체 DNA에 TMV 외피 단백질 유전자가 안정되게 존재하고 있음을 genomic PCR을 수행하여 확인하였다. 또한 형질전환 식물체내에서 TMV 외피 단백질 발현은 Immunoblot hybridization 방법으로 확인하였다. TMV 저항성 형질전환 연초식물체에서 발현된 단백질의 양은 매우 적었으며 특히 본엽에는 병징이 나타나지 않았으나 수확기 마지막 액아에 TMV의 반점이 나타난 병징발현 지연형의 형질전환 식물체의 경우에도 발현된 단백질의 양은 정상 NC 82에 TMV가 감염되었을 때와 비교하여 현저히 적었다. TMV 저항성 형질전환 식물체 내에서 발현되는 TMV 외피단백질의 양은 총 단백질에 대비하여 0.01% 이하이였다. TMV 병징 발현 지연형인 형질전환 식물체에 TMV를 인공접종한 후 고온처리상태에서 외피 단백질 유전자의 전사 및 발현을 RT-PCR과 Immune blot hybridization 통하여 확인하였으며, 이때 TMV의 증식도 억제되었으므로 개량멀칭시 나타나는 고온조건하에서도 저항성이 안정적으로 발현될 수 있음을 알 수 있었다.

• Applied Microscopy
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• 제51권
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• pp.4.1-4.12
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• 2021

Fluorescence in situ hybridization (FISH) is a technique to visualize specific DNA/RNA sequences within the cell nuclei and provide the presence, location and structural integrity of genes on chromosomes. A confocal Whole Slide Imaging (WSI) scanner technology has superior depth resolution compared to wide-field fluorescence imaging. Confocal WSI has the ability to perform serial optical sections with specimen imaging, which is critical for 3D tissue reconstruction for volumetric spatial analysis. The standard clinical manual scoring for FISH is labor-intensive, time-consuming and subjective. Application of multi-gene FISH analysis alongside 3D imaging, significantly increase the level of complexity required for an accurate 3D analysis. Therefore, the purpose of this study is to establish automated 3D FISH scoring for z-stack images from confocal WSI scanner. The algorithm and the application we developed, SHIMARIS PAFQ, successfully employs 3D calculations for clear individual cell nuclei segmentation, gene signals detection and distribution of break-apart probes signal patterns, including standard break-apart, and variant patterns due to truncation, and deletion, etc. The analysis was accurate and precise when compared with ground truth clinical manual counting and scoring reported in ten lymphoma and solid tumors cases. The algorithm and the application we developed, SHIMARIS PAFQ, is objective and more efficient than the conventional procedure. It enables the automated counting of more nuclei, precisely detecting additional abnormal signal variations in nuclei patterns and analyzes gigabyte multi-layer stacking imaging data of tissue samples from patients. Currently, we are developing a deep learning algorithm for automated tumor area detection to be integrated with SHIMARIS PAFQ.

• 한국식품영양과학회지
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• 제32권5호
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• pp.758-763
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• 2003

구강 편평 세포암종 KB 세포를 이용하여 아미노산 수송계 L억제제인 BCH의 세포 성장억제에 미치는 효과를 밝히기 위해, KB세포에서 uptake실험, MTT분석 및 DNA frag-mentation분석 등을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. KB 세포에서는 아미노산 수송계 L 중에서 LAT1과 그 보조인자 4F2hc를 통해 BCH및 중성 아미노산들이 수송되었다. BCH는 시간과 농도에 의존적으로 KB세포의 성장을 억제시켰다. BCH를 처리한 실험군에서 DNA fragmentation 현상은 볼 수 없었다. 본 연구의 결과로서 구강암 세포주인 구강 편평세포암종 KB 세포에서 LAT1과 그 보조인자 4F2hc를 통해 BCH및 중성 아미노산의 수송이 이루어지고 있다는 것을 확인할 수 있었으며 BCH는 이 LAT1을 차단하여 중성 아미노산들의 세포 내 고갈을 유도함으로서 KB 세포 성장의 억제를 유도하는 것으로 사료된다.

• 한국산업보건학회지
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• 제17권4호
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• pp.272-281
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• 2007

선박제조업을 비롯한 운송업 및 건축업 등의 다양한 분야에서 용접기술이 이용되어 옴에 따라 용접근로자들에 대한 산업보건학적 관심이 높아지고 있다. 노출정도가 다양하기는 하지만 용접흄은 6가 크롬을 비롯한 금속화합물과 유해가스, 화학물질 등을 복합적으로 포함하고 있는 스테인레스 스틸 용접흄에 대한 유전독성영향을 평가하기 위하여 흡입챔버를 이용, 실험동물인 영장류에 스테인레스 스틸 용접흄을 노출시키고 혈액 내 lymphocytes에 생성된 용접흄 노출농도 및 시간별 DNA 손상정도 및 그 회복효소를 측정함으로써, 유해성이 완전하게 확인되지 않은 용접흄에 노출되어 나타날 수 있는 암을 비롯한 심각한 건강영향을 예방하기 위한 각 지표들을 찾아 그 유용성을 비교하고자 하였다. 영장류를 노출시키기 위해 robotic arm을 장치한 영장류 흡입노출 시스템을 개발하였으며, 이 노출 시스템을 이용하여 수컷 영장류 6마리에 대해 용접흄 노출시험을 실시하였는데 실험군은 대조군 2, 저농도 ($31mg/m^3$) 노출군 2, 고농도 ($63mg/m^3$) 노출군 2마리로 구성하였고, 1일 2시간씩 일주일에 5일 동안 용접흄에 노출시켰다. 노출 농도는 지속적으로 모니터링 하였고, 노출과정 중에 영장류의 혈액을 채취하여 lymphocytes를 분리, 단세포 DNA 손상을 선별하기 위해 DNA 손상회복 효소인 E. coli formamidopyrimidine-DNA glycosylase (Fpg)와 endonuclease Ⅲ (Thymine Glycol-DNA glycosylase) 투여와 Comet asaay (single cell gel electrophoresis, 단세포겔전기영동기법)를 결합시켜 이용하는 Fpg/Endo III FLARE 분석법을 사용하였다. Fpg enzyme에 의한 olive tail moment값의 변화는 16주 노출군부터 노출부검(34주)군 까지 노출농도가 높아짐에 따른 olive tail moment 기하평균 값의 양 반응관계를 보기는 어렵지만, 고농도군의 경우 27주 노출군에서 가장 높은 olive tail moment 값을 보이고 이후 차츰 감소하였다. 한편 16주에서 22주까지의 노출기간에서는 대조군에 비해 노출군에서 DNA손상정도(olive tail moment값)는 모두 유의하게 높았으나, 6, 12, 18, 25, 31, 33, 35주간 노출하였을 때는 다른 결과를 보였다. 각 실험군의 Fpg enzyme에 의한 tail length값의 분포를 살펴볼 때, 저농도군 및 고농도군에서 27주간 노출하였을 때 가장 높은 tail length 값을 보이고 이후 차츰 감소하는 경향을 보였다. 또한 16, 22주간 노출하였을 때 대조군에 비해 노출군에서 tail length 값이 유의하게 높았으나, 20주간에서만 양 반응관계가 관찰되었고, 다른 주간에서는 양 반응 및 기간 반응관계를 나타내지는 않았다. Endo III enzyme에 의한 olive tail moment값의 변화는 기간별 노출군에서 대조군에 비해 높은 DNA손상정도(olive tail moment값)를 나타내는 결과들이 있었지만, 10, 12, 16, 22, 25, 31주간 노출하였을 때 등 상당수 노출기간에서 반응관계를 나타내지는 않았다. 각 실험군의 Endo III enzyme에 의한 tail length값의 분포를 살펴볼 때, 18, 20, 27, 33주간 노출하였을 때 대조군에 비해 노출군에서 tail length 값이 조금 높았지만, 양 반응 및 기간 반응관계를 보이지 않았고 수치의 크기가 불규칙하게 변화하였다. 즉, DNA에 있어 산화된 pyrimidine을 형성하여 손상된 부위의 염기를 제거함으로써 AP site (abasic site)를 만들고 이들이 Comet assay를 통해 break로 전환된 것을 포함한 DNA손상을 측정하기 위하여 endonuclease III (Endo III)를 첨가시킨 Endo III FLARE 분석법을 실시한 결과, 본 연구에서 나타난 결과는 용접흄 노출 영장류에서 Olive tail moment 및 tail length 공히 노출량 및 노출기간 반응관계를 볼 수 없었다. Endo III FLARE 분석법을 통한 산화적 DNA 손상지표는 영장류에 적용하기에는 적응반응현상으로 대조군과 유의한 차이도 관찰할 수 없었고 더욱이 역으로 대조군에서의 자연발생적 수치가 더 높아질 수 있어 용접흄 노출 영장류의 모니터링 지표로 사용하기에는 제한점이 있었다.