Lin, Tao;Sun, Ling;Lee, Jae Eun;Kim, So Yeon;Jin, Dong Il
Journal of Animal Science and Technology
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제63권5호
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pp.984-997
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2021
This study sought to evaluate DNA damage and repair in porcine postovulatory aged oocytes. The DNA damage response, which was assessed by H2A.X expression, increased in porcine aged oocytes over time. However, the aged oocytes exhibited a significant decrease in the expression of RAD51, which reflects the DNA damage repair capacity. Further experiments suggested that the DNA repair ability was suppressed by the downregulation of genes involved in the homologous recombination (HR) and nonhomologous end-joining (NHEJ) pathways. The expression levels of the cell cycle checkpoint genes, CHEK1 and CHEK2, were upregulated in porcine aged oocytes in response to induced DNA damage. Immunofluorescence results revealed that the expression level of H3K79me2 was significantly lower in porcine aged oocytes than in control oocytes. In addition, embryo quality was significantly reduced in aged oocytes, as assessed by measuring the cell proliferation capacity. Our results provide evidence that DNA damage is increased and the DNA repair ability is suppressed in porcine aged oocytes. These findings increase our understanding of the events that occur during postovulatory oocyte aging.
We previously reported that p53 plays a role as a key regulator in the tetraploid G1 checkpoint, which is activated by actin damage-induced cytokinesis blockade and then prevents uncoupled DNA replication and nuclear division without cytokinesis. In this study, we investigated a role of Skp2, which targets CDK2 inhibitor p27/Kip1, in actin damage-induced tetraploid G1 arrest. Expression of Skp2 was reduced, but p27/Kip1 was increased, after actin damage-induced cytokinesis blockade. The role of Skp2 repression in tetraploid G1 arrest was investigated by analyzing the effects of ectopic expression of Skp2. After actin damage, ectopic expression of Skp2 resulted in DNA synthesis and accumulation of multinucleated cells, and ultimately, induction of apoptosis. These results suggest that Skp2 repression is important for sustaining tetraploid G1 arrest after cytokinesis blockade and is required to prevent uncoupled DNA replication and nuclear division without cytokinesis.
Background: Helicobacter pylori increases reactive oxygen species (ROS) and induces oxidative DNA damage and apoptosis in gastric epithelial cells. DNA damage activates DNA damage response (DDR) which includes ataxia-telangiectasia-mutated (ATM) activation. ATM increases alternative reading frame (ARF) but decreases mouse double minute 2 (Mdm2). Because p53 interacts with Mdm2, H. pylori-induced loss of Mdm2 stabilizes p53 and induces apoptosis. Previous study showed that Korean Red Ginseng extract (KRG) reduces ROS and prevents cell death in H. pylori-infected gastric epithelial cells. Methods: We determined whether KRG inhibits apoptosis by suppressing DDRs and apoptotic indices in H. pylori-infected gastric epithelial AGS cells. The infected cells were treated with or without KRG or an ATM kinase inhibitor KU-55933. ROS levels, apoptotic indices (cell death, DNA fragmentation, Bax/Bcl-2 ratio, caspase-3 activity) and DDRs (activation and levels of ATM, checkpoint kinase 2, Mdm2, ARF, and p53) were determined. Results: H. pylori induced apoptosis by increasing apoptotic indices and ROS levels. H. pylori activated DDRs (increased p-ATM, p-checkpoint kinase 2, ARF, p-p53, and p53, but decreased Mdm2) in gastric epithelial cells. KRG reduced ROS and inhibited increase in apoptotic indices and DDRs in H. pylori-infected gastric epithelial cells. KU-55933 suppressed DDRs and apoptosis in H. pylori-infected gastric epithelial cells, similar to KRG. Conclusion: KRG suppressed ATM-mediated DDRs and apoptosis by reducing ROS in H. pylori-infected gastric epithelial cells. Supplementation with KRG may prevent the oxidative stress-mediated gastric impairment associated with H. pylori infection.
AT cells exhibit defective cell cycle regulation following DNA damage. Previous studies have shown that induction of p53 and p2i proteins are delayed in response to ionizing rad iation, resulting in the failure of G1/S checkpoint in AT cells. In this study, further investigation of the molecular mechanisms underlying G1/S phase progression in AT cells was conducted. Exponentially growing normal and AT cells were exposed to 2 Gly of ionizing radiation and the expression levels and functional activities of Rb and E2F-1 proteins were determined. We observed overexpression of hyperphosphorylated Rb and E2F-1 proteins in AT cells, which was unaffected post-irradiation. Furthermore, gel shift assays showed that E2F-1-DNA binding was constitutive in AT cells, whereas it was inhibited in control cells following exposure to ionizing radiation. The data suggests that abnormalities in the function of Rb and E2F-1 proteins may also be responsible for the failure of AT cells to arrest in the G1/S checkpoint in response to DNA damage.
항암유전자 Brca1의 변이는 유방암 및 난소암에 대한 감수성을 증가시키며, Brca1은 DNA손상신호후 세포주기 조절에 필수적인 역할을 한다. 연구결과, Brca1이 세포주기 S기와 G2/M 조절점에서 중요한 역할을 담당함이 밝혀졌다. 그러나, Brca1의 spindle checkpoint 관여여부는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 spindle checkpoint를 활성화시키는 nocodazole를 처리하여 야생형, $p53^{-/-}$ 그리고 $p53^{-/-}\;Brca1^{-/-}$ 세포주의 세포주기 변화를 조사하였다. 야생형과 $p53^{-/-}$ 세포주는 신속한 mitosis기 정지가 나타난 반면, $p53^{-/-}\;Brca1^{-/-}$ 세포주의 경우 모든 세포가 M기에서 정지하지 않았다. Double-thymidine block 기법에 의한 세포주기 동조화후 nocodazole 처리시에도 $p53^{-/-}\;Brca1^{-/-}$ 세포주에서는 일부세포가 M기 조절점을 통과하여 계속 G1기로 진행하였다. 형태학적 분석에서도 nocodazole 함유배지에서 계속 증식하는 세포형태가 관찰되었다. 이와 같은 결과들은 Brca1이 spindle checkpoint가 정상적으로 작동하는데 중요한 역할을 담당한다는 것을 의미하고 있다.
The effect of human MutY homolog (hMYH) on the activation of checkpoint proteins in response to hydroxyurea (HU) and ultraviolet (UV) treatment was investigated in hMYH-disrupted HEK293 cells. hMYH-disrupted cells decreased the phosphorylation of Chk1 upon HU or UV treatment and increased the phosphorylation of Cdk2 and the amount of Cdc25A, but not Cdc25C. In siMYH-transfected cells, the increased rate of phosphorylated Chk1 upon HU or UV treatment was lower than that in siGFP-transfected cells, meaning that hMYH was involved in the activation mechanism of Chk1 upon DNA damage. The phosphorylation of ataxia telangiectasia and Rad3-related protein (ATR) upon HU or UV treatment was decreased in hMYH-disrupted HEK293 and HaCaT cells. Co-immunoprecipitation experiments showed that hMYH was immunoprecipitated by anti-ATR. These results suggest that hMYH may interact with ATR and function as a mediator of Chk1 phosphorylation in response to DNA damage.
Chromatin remodeling factors are involved in many cellular processes such as transcription, replication, and DNA damage response by regulating chromatin structure. As one of chromatin remodeling factors, remodeling and spacing factor 1 (RSF1) is recruited at double strand break (DSB) sites and regulates ataxia telangiectasia mutated (ATM) -dependent checkpoint pathway upon DNA damage for the efficient repair. RSF1 is overexpressed in a variety of cancers, but regulation of RSF1 levels remains largely unknown. Here, we showed that protein levels of RSF1 chromatin remodeler are temporally upregulated in response to different DNA damage agents without changing the RSF1 mRNA level. In the absence of SNF2h, a binding partner of RSF1, the RSF1 protein level was significantly diminished. Intriguingly, the level of RSF1-3SA mutant lacking ATM-mediated phosphorylation sites significantly increased, and upregulation of RSF1 levels under DNA damage was not observed in cells overexpressing ATM kinase. Furthermore, failure in the regulation of RSF1 level caused a significant reduction in DNA repair, whereas reconstitution of RSF1, but not of RSF1-3SA mutants, restored DSB repair. Our findings reveal that temporal regulation of RSF1 levels at its post-translational modification by SNF2h and ATM is essential for efficient DNA repair.
인간의 피부는 물리적 요인, 화학적 요인으로부터 신체를 보호하는 기관이다. 피부는 신체 기관중 가장 크고 거대하며 표피, 진피, 및 피하조직으로 구성된다. 피부에 지속적인 자외선 노출은 DNA 손상, 단백질의 산화, 및 성인병을 유발하는 요인이 될 수 있다. Nypa fruticans Wurmb (NF)에는 풍부한 식물화학물질(폴리페놀 및 플라보노이드)이 포함되어 있기 때문에 전통적으로 호흡기 및 질환을 치료하는데 사용되어져 왔다. 본 연구에서는 UVB로 자극된 Hs68 세포에서 NF 에틸아세테이트 분획물(ENF)의 DNA damage 치유 및 주름 관련 인자억제에 대한 효과를 조사했다. Westernblotting을 통해 DNA damage 관련 단백질 인자 및 주름 관련 단백질 인자의 발현을 확인했다. 또한, wound-healing 실험을 통해 ENF의 상처 회복 능력을 확인했다. ENF는 DNA damage 관련 단백질 인산화된 H2AX (γ-H2AX), checkpoint kinase 2 (Chk2), protein53 (p53), 및 인산화된 protein53 (p-p53)의 발현을 유의하게 억제했다. 뿐만아니라, ENF는 주름 관련 단백질 matrix metalloproteinase-1 (MMP-1), matrix metalloproteinase-3 (MMP-3), 및 matrix metalloproteinase-9 (MMP-9)의 발현도 억제했다. 고농도의 ENF 처리 시 Hs68 세포의 상처치유 효과도 확인되었다. 결론적으로, ENF는 γ-H2AX, Chk2, p53, 및 p-p53의 발현을 유의하게 억제해서 DNA damage를 치유하고 MMP-1, MMP-3, 및 MMP-9의 발현을 억제 함으로써 주름 생성억제가능성이 있다고 생각된다. 이러한 결과는 ENF가 UVB로 자극된 Hs68에서 γ-H2AX, Chk2, p53 및 MMP 경로를 조절하여 UVB로 인한 피부의 손상을 억제할 수 있는 천연자원으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
Caffeine, a methylxanthine analog of purine bases, is a compound that is largely consumed in beverages and medications for psychoactive and diuretic effects and plays many beneficial roles in neuronal stimulation and enhancement of anti-tumor immune responses by blocking adenosine receptors in higher organisms. In single-cell eukaryotes, however, caffeine somehow impairs cellular fitness by compromising cell wall integrity, inhibiting target of rapamycin (TOR) signaling and growth, and overriding cell cycle arrest caused by DNA damage. Among its multiple inhibitory targets, caffeine specifically interacts with phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-related kinases causing radiosensitization and cytotoxicity via specialized intermediate molecules. Caffeine potentiates the lethality of cells in conjunction with several other stressors such as oxidants, irradiation, and various toxic compounds through largely unknown mechanisms. In this review, recent findings on caffeine effects and cellular detoxification schemes are highlighted and discussed with an emphasis on the inhibitory interactions between caffeine and its multiple targets in eukaryotic microorganisms such as budding and fission yeasts.
Cell response to genotoxic agents is complex and involves the participation of different classes of genes including cell cycle control, DNA repair and apoptosis. In this report, we presented a approach to characterize the cellular functions associated with the altered transcript profiles of MCF-7 exposed to low-dose in vitro gamma-irradiation. We used the method of human 2.4 k cDNA microarrays containing apoptosis, cell cycle, chromatin, repair, stress and chromosome genes to analyze the differential gene expression characterization that were displayed by radiation-exposed cell, human breast carcinoma MCF-7 cell line, such as 4 Gy 4 hr, 8 Gy 4 hr, and 8 Gy 12 hr. Among these genes, 66 were up-regulated and 49 were down-regulated. Specific genes were concomitantly induced in the results. Cyclin dependent kinase 4 (Cdk4) is induced for starting the cell cycle. This regulation is required for a DNA damageinduced G1 arrest. In addition to, an apoptotic pathways gene Bcl-w was concomitantly induced. Mismatch repair protein homologue-l (hMLH1), a necessary component of DNA mismatch protein repair (MMR), in G2-M cell cycle checkpoint arrest. The present study provides new information on the molecular mechanism underlying the cell response to genotoxic stress, with relevance to basic and clinical research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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