Lin, Tao;Sun, Ling;Lee, Jae Eun;Kim, So Yeon;Jin, Dong Il
Journal of Animal Science and Technology
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v.63
no.5
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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.
Protein phosphatase 4 (PP4) is a crucial protein complex that plays an important role in DNA damage response (DDR), including DNA repair, cell cycle arrest and apoptosis. Despite the significance of PP4, the mechanism by which PP4 is regulated remains to be elucidated. Here, we identified a novel PP4 inhibitor, protein phosphatase 4 inhibitory protein (PP4IP) and elucidated its cellular functions. PP4IP-knockout cells were generated using the CRISPR/Cas9 system, and the phosphorylation status of PP4 substrates (H2AX, KAP1, and RPA2) was analyzed. Then we investigated that how PP4IP affects the cellular functions of PP4 by immunoprecipitation, immunofluorescence, and DNA double-strand break (DSB) repair assays. PP4IP interacts with PP4 complex, which is affected by DNA damage and cell cycle progression and decreases the dephosphorylational activity of PP4. Both overexpression and depletion of PP4IP impairs DSB repairs and sensitizes cells to genotoxic stress, suggesting timely inhibition of PP4 to be indispensable for cells in responding to DNA damage. Our results identify a novel inhibitor of PP4 that inhibits PP4-mediated cellular functions and establish the physiological importance of this regulation. In addition, PP4IP might be developed as potential therapeutic reagents for targeting tumors particularly with high level of PP4C expression.
Youn, Cha Kyung;Park, Seon Joo;Li, Mei Hong;Lee, Min Young;Lee, Kun Yeong;Cha, Man Jin;Kim, Ok Hyeun;You, Ho Jin;Chang, In Youp;Yoon, Sang Pil;Jeon, Young Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.17
no.4
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pp.315-320
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2013
Here, we show that radicicol, a fungal antibiotic, resulted in marked inhibition of inducible nitric oxide synthase (iNOS) transcription by the pancreatic beta cell line MIN6N8a in response to cytokine mixture (CM: TNF-${\alpha}$, IFN-${\gamma}$, and IL-$1{\beta}$). Treatment of MIN6N8a cells with radicicol inhibited CM-stimulated activation of NF-${\kappa}B$/Rel, which plays a critical role in iNOS transcription, in a dose-related manner. Nitrite production in the presence of PD98059, a specific inhibitor of the extracellular signal-regulated protein kinase-1 and 2 (ERK1/2) pathway, was dramatically diminished, suggesting that the ERK1/2 pathway is involved in CM-induced iNOS expression. In contrast, SB203580, a specific inhibitor of p38, had no effect on nitrite generation. Collectively, this series of experiments indicates that radicicol inhibits iNOS gene expression by blocking ERK1/2 signaling. Due to the critical role that NO release plays in mediating destruction of pancreatic beta cells, the inhibitory effects of radicicol on iNOS expression suggest that radicicol may represent a useful anti-diabetic activity.
Polo-like kinase-1 (Plk1) belongs to a family of serine-threonine kinases and plays a critical role in mitotic progression. Plk1 involves in the initiation of mitosis, centrosome maturation, bipolar spindle formation, and cytokinesis, well-reported as traditional functions of Plk1. In this review, we discuss the role of Plk1 during DNA damage response beyond the functions in mitotsis. When DNA is damaged in cells under various stress conditions, the checkpoint mechanism is activated to allow cells to have enough time for repair. When damage is repaired, cells progress continuously their division, which is called checkpoint recovery. If damage is too severe to repair, cells undergo apoptotic pathway. If damage is not completely repaired, cells undergo a process called checkpoint adaptation, and resume cell division cycle with damaged DNA. Plk1 targets and regulates many key factors in the process of damage response, and we deal with these subjects in this review.
Hwi-Won Jeong;Tae Ho Ryu;Hyo-Jeong Lee;Kook-Hyung Kim;Rae-Dong Jeong
The Plant Pathology Journal
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v.39
no.5
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pp.449-465
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2023
Plants are challenged by various pathogens throughout their lives, such as bacteria, viruses, fungi, and insects; consequently, they have evolved several defense mechanisms. In addition, plants have developed localized and systematic immune responses due to biotic and abiotic stress exposure. Animals are known to activate DNA damage responses (DDRs) and DNA damage sensor immune signals in response to stress, and the process is well studied in animal systems. However, the links between stress perception and immune response through DDRs remain largely unknown in plants. To determine whether DDRs induce plant resistance to pathogens, Arabidopsis plants were treated with bleomycin, a DNA damage-inducing agent, and the replication levels of viral pathogens and growth of bacterial pathogens were determined. We observed that DDR-mediated resistance was specifically activated against viral pathogens, including turnip crinkle virus (TCV). DDR increased the expression level of pathogenesis-related (PR) genes and the total salicylic acid (SA) content and promoted mitogen-activated protein kinase signaling cascades, including the WRKY signaling pathway in Arabidopsis. Transcriptome analysis further revealed that defense-and SA-related genes were upregulated by DDR. The atm-2atr-2 double mutants were susceptible to TCV, indicating that the main DDR signaling pathway sensors play an important role in plant immune responses. In conclusion, DDRs activated basal immune responses to viral pathogens.
Purpose: DNA damage and repair responses are induced by metabolic diseases and environmental stress. The balance of DNA repair response and the antioxidant system play a role in modulating the entire body's health. This study uses a high-fat and high-calorie (HFC) drink to examine the new roles of a plant-based multivitamin/mineral supplement with phytonutrients (PMP) for regulating the antioxidant system and cellular DNA repair signaling in the body resulting from metabolic stress. Methods: In a double-blind, randomized, parallel-arm, and placebo-controlled trial, healthy adults received a capsule containing either a PMP supplement (n = 12) or a placebo control (n = 12) for 8 weeks. Fasting blood samples were collected at 0, 1, and 3 hours after consuming a HFC drink (900 kcal). The blood samples were analyzed for the following oxidative stress makers: areas under the curve reactive oxygen species (ROS) levels, plasma malondialdehyde (MDA), erythrocytes MDA, urinary MDA, oxidized low-density lipoprotein, and the glutathione:oxidized glutathione ratio at the time points. We further examined the related protein levels of DNA repair signaling (pCHK1 (Serine 345), p-P53 (Serine 15), and 𝛄H2AX expression) in the plasma of subjects to evaluate the time-dependent effects of a HFC drink. Results: In a previous study, we showed that PMP supplementation for eight weeks reduces the ROS and endogenous DNA damage in human blood plasma. Results of the current study further show that PMP supplementation is significantly correlated with antioxidant defense. Compared to the placebo samples, the blood plasma obtained after PMP supplementation showed enhanced DNA damage response genes such as pCHK1(Serine 345) (a transducer of DNA response) and 𝛄H2AX (a hallmark of DNA damage) during the 8 weeks trial on metabolic challenges. Conclusion: Our results indicate that PMP supplementation for 8 weeks enhances the antioxidant system against oxidative stress and prevents DNA damage signaling in humans.
We examined the effects of the NADPH oxidase p22phox C242T polymorphism on endurance exercise performance and oxidative DNA damage in response to acute and chronic exercises. One hundred three subjects were recruited, among which 26 healthy subjects (CC: 12, TC: 12, and TT: 2) were studied during rest, exercise at 85% $VO_2max$, and recovery before and after 8 weeks of treadmill running. Lymphocyte DNA damage increased significantly in response to exercise (p < 0.05). There were no significant differences in plasma MDA, SOD concentrations and lymphocyte DNA damage between CC genotype and T allele group, but significant endurance training differences were observed. Endurance training increased exercise time to exhaustion in both the CC genotype and T allele groups (p < 0.05) but no significant difference was found between groups. The results of the current study with young, healthy, Korean men are interpreted to mean that 1) the majority had the CC genotype of the NADPH oxidase p22phox C242T polymorphism (82.5%: CC, 15.5%: TC, 1.9%: TT), 2) acute exercise increased lymphocyte DNA damage, 3) endurance training significantly increased exercise time to exhaustion, and alleviated lymphocyte DNA damage, and 4) The NADPH oxidase p22phox C242T polymorphism, however, did not alter lymphocyte DNA damage or exercise performance at rest, immediately after exercise, or during recovery.
The bacterium Deinococcus radiodurans is one of the most resistant organisms to the effects of ionizing radiation and other DNA-damaging agents. In this study, distributions of 10 ddr (DNA damage response) genes were investigated in 8 species of Deinococcus by polymerase chain reaction (PCR). We have compared the sequences of ddr genes of D. radiodurans, D. geothermalis and D. deserti, and selected primers which are suitable for the detection of ddr in different species of Deinococcus. A sequence homology search and PCR assay showed that ddrO, which encodes a global regulator of the radiation-desiccation response, was most well conserved in the Deinococcus lineage.
Deleted in breast cancer-1 (DBC1) contributes to the regulation of cell survival and apoptosis. Recent studies demonstrated that DBC is phosphorylated at Thr454 by ATM/ATR kinases in response to DNA damage, which is a critical event for p53 activation and apoptosis. However, how DBC1 phosphorylation is regulated has not been studied. Here we show that protein phosphatase 4 (PP4) dephosphorylates DBC1, regulating its role in DNA damage response. PP4R2, a regulatory subunit of PP4, mediates the interaction between DBC1 and PP4C, a catalytic subunit. PP4C efficiently dephosphorylates pThr454 on DBC1 in vitro, and the depletion of PP4C/PP4R2 in cells alters the kinetics of DBC1 phosphorylation and p53 activation, and increases apoptosis in response to DNA damage, which are compatible with the expression of the phosphomimetic DBC-1 mutant (T454E). These suggest that the PP4-mediated dephosphorylation of DBC1 is necessary for efficient damage responses in cells.
53BP1 is an important genome stability regulator, which protects cells against double-strand breaks. Following DNA damage, 53BP1 is rapidly recruited to sites of DNA breakage, along with other DNA damage response proteins, including ${\gamma}$-H2AX, MDC1, and BRCA1. The recruitment of 53BP1 requires a tandem Tudor fold which associates with methylated histones H3 and H4. It has already been determined that the majority of DNA damage response proteins are phosphorylated by ATM and/or ATR after DNA damage, and then recruited to the break sites. 53BP1 is also phosphorylated at several sites, like other proteins after DNA damage, but this phosphorylation is not critically relevant to recruitment or repair processes. In this study, we evaluated the functions of phosphor-53BP1 and the role of the BRCT domain of 53BP1 in DNA repair. From our data, we were able to detect differences in the phosphorylation patterns in Ser25 and Ser1778 of 53BP1 after neocarzinostatin-induced DNA damage. Furthermore, the foci formation patterns in both phosphorylation sites of 53BP1 also evidenced sizeable differences following DNA damage. From our results, we concluded that each phosphoryaltion site of 53BP1 performs different roles, and Ser1778 is more important than Ser25 in the process of DNA repair.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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