El-Shemy, Hany A.;Khalafalla, Mutasim M.;Fujita, Kounosuke;Ishimoto, Masao
BMB Reports
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제39권1호
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pp.61-67
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2006
Molecular co-suppression phenomena are important to consider in transgene experiments. Embryogenic cells were obtained from immature cotyledons and engineered with two different gene constructs (pHV and pHVS) through particle bombardment. Both constructs contain a gene conferring resistance to hygromycin (hpt) as a selective marker and a modified glycinin (11S globulin) gene (V3-1) as a target. sGFP(S65T) as a reporter gene was, however, inserted into the flanking region of the V3-1 gene (pHVS). Fluorescence microscopic screening after the selection of hygromycin, identified clearly the expression of sGFP(S65T) in the transformed soybean embryos bombarded with the pHVS construct. Stable integration of the transgenes was confirmed by polymerase chain reaction (PCR) and Southern blot analysis. Seeds of transgenic plants obtained from the pHV construct frequently lacked an accumulation of endogenous glycinin, which is encoded by homologous genes to the target gene V3-1. Most of the transgenic plants expressing sGFP(S65T) showed highly accumulation of glycinin. The expression of sGFP(S65T) and V3-1 inherits into the next generations. sGFP(S65T) as a reporter gene may be useful to increase the transformation efficiency of transgenic soybean with avoiding gene co-suppression.
Purpose: Skeletal muscles display significant heterogeneity in metabolic responses, owing to the composition of metabolically distinct fiber types. Recently, numerous studies have reported that in skeletal muscles, suppression of genes related to fatty acid channeling alters the triacylglycerol (TAG) synthesis and switches the energy substrates. However, such responses may differ, depending on the type of muscle fiber. Hence, we conducted in vitro and animal studies to compare the metabolic responses of different types of skeletal muscle fibers to the deficiency of fatty acyl-CoA synthetase (Acsl)6, one of the main fatty acid-activating enzymes. Methods: Differentiated skeletal myotubes were transfected with selected Acsl6 short interfering RNA (siRNA), and C57BL/6J mice were subjected to siRNA to induce Acsl6 deficiency. TAG accumulation and expression levels of insulin signaling proteins in response to acute glucose supplementation were measured in immortalized cell-based skeletal myotubes, oxidative muscles (OM), and glycolytic muscles (GM) derived from the animals. Results: Under conditions of high glucose supplementation, suppression of the Acsl6 gene resulted in decreased TAG and glycogen synthesis in the C2C12 skeletal myotubes. The expression of Glut4, a glucose transporter, was similarly downregulated. In the animal study, the level of TAG accumulation in OM was higher than levels determined in GM. However, a similar decrease in TAG accumulation was obtained in the two muscle types in response to Acsl6 suppression. Moreover, Acsl6 suppression enhanced the phosphorylation of insulin signaling proteins (Foxo-1, mTORc-1) only in GM, while no such changes were observed in OM. In addition, the induction ratio of phosphorylated proteins in response to glucose or Acsl6 suppression was significantly higher in GM than in OM. Conclusion: The results of this study demonstrate that Acsl6 differentially regulates the energy metabolism of skeletal muscles in response to glucose supplementation, thereby indicating that the fiber type or fiber composition of mixed muscles may skew the results of metabolic studies.
The chromosome 7-linked long QT syndrome (LQT2) is caused by mutations in the human ether-a- go-go-related gene (HERG) that encodes the rapidly activating delayed rectifier $K^+$ current, $I_{Kr},$ in cardiac myocytes. Different types of mutations have been identified in various locations of HERG channel. One of the mechanisms for the loss of normal channel function is due to membrane trafficking of channel protein. The decreased channel function in some deletion mutants appears to be due to loss of coupling with wild type HERG to form the functional channel as the tetramer. Most of missense mutants with few exceptions could interact with wild type HERG to form functional tetramer and caused dominant negative suppression with co-injection with wild type HERG showing variable effects on current amplitude, voltage dependence, and kinetics of activation and inactivation. Two missense mutants at pore regions of HERG found in Japanese LQT2 (A614V and V630L) showed accentuated inward rectification due to a negative shift in steady-state inactivation and fast inactivation. One mutation in S4 region (R534C) produced a negative shift in current activation, indicating the S4 serving as the voltage sensor and accelerated deactivation. The C-terminus mutation, S818L, could not express the current by mutant alone and did not show dominant negative suppression with co-injection of equal amount of wild type cRNA. Co-injection of excess amount of mutant with wild type produced dominant negative suppression with a shift in voltage dependent activation. Therefore, multiple mechanisms are involved in different mutations and functional abnormality in LQT2. Further characterization with the interactions between various mutants in HERG and the regulatory subunits of the channels (MiRP1 and minK) is to be clarified.
Zingiberis rhizoma(ZB) has been used to treat a various condition and disease in traditional oriental medicine. The present study was conducted to evaluate the immunomodulatory effect of aqueous-extracted ZB(ZBE) on methotrexate (MTX)-induced immune suppression in mouse spleen cells. In spleen cell proliferation assay, ZBE enhanced mitogenic activity in mouse spleen cells. In RT-PCR, ZBE induced IL-2, IFNr and IL-6 cytokine gene expression in mouse spleen cells. In spite of MTX treatment, IL-2, IFNr and IL-6 gene expressions sustained in MTX treated spleen cells. CD45R/B220, pan B marker was slightly increased in ZBE treated mouse spleen cells. IL-6, B cell tropical cytokine, production was induced by ZBE-treated mouse spleen cells and IL-6 production was sustained on MTX-ZBE co-cultured cells. ZBE administration enhanced suNival of S-180 bearing mouse. These data indicate that ZBE has a protective effect of immune suppression caused by MTX, and ZBE may be enhance cellular and humoral function by regulate cytokine gene expression as well as the mitogenic effect on spleen cells.
Homology-specific transcriptional and post-transcriptional silencing, an intrinsic mechanism of gene regulation in most eukaryotes, can be induced by anti-sense, co-suppression, or hairpin-based double-stranded RNA. Hairpin-based RNA interference (RNAi) has been applied to analyze gene function and genetically modify crops. However, RNAi vector construction usually requires high-cost cloning steps and large amounts of time, or involves methods that are protected by intellectual property rights. We describe a more effective method for generating intron-spliced RNAi constructs. To produce intron-spliced hairpin RNA, an RNAi cassette was ligated with the first intron and splicing sequences of the Brassica rapa ssp. pekinensis histone deacetylase 1 gene. This method requires a single ligation of the PCR-amplified target gene to SpeI-NcoI and SacI-BglII enzyme sites to create a gene-specific silencing construct. We named the resulting binary vector system pKHi and verified its functionality by constructing a vector to silence DIHYDROFLAVONOL 4-REDUCTASE (DFR), transforming it into tobacco plants, and confirming DFR gene-silencing via PCR, RT-qPCR, and analysis of the accumulation of small interfering RNAs. Reduction of anthocyanin biosynthesis was also confirmed by analyzing flower color of the transgenic tobacco plants. This study demonstrates that small interfering RNAs generated through the pKHi vector system can efficiently silence target genes and could be used in developing genetically modified crops.
Turnip yellow mosaic virus (TYMV) is a positive strand RNA virus that infects mainly Cruciferae plants. In this study, the TYMV genome was modified by inserting an extra subgenomic RNA promoter and a multiple cloning site. This modified TYMV was introduced into Nicotiana benthamiana using a Agrobacterium-mediated T-DNA transfer system (agroinfiltration). When a gene encoding $\beta$-glucuronidase or green fluorescent protein was expressed using this modified TYMV as a vector, replication of the recombinant viruses, especially the virus containing $\beta$-glucuronidase gene, was severely inhibited. The suppression of replication was reduced by co-expression of viral silencing suppressor genes, such as tombusviral p19, closteroviral p21 or potyviral HC-Pro. As expected, two subgenomic RNAs were produced from the recombinant TYMV, where the larger one contained the foreign gene. An RNase protection assay revealed that the recombinant subgenomic RNA was encapsidated as efficiently as the genuine subgenomic RNA.
To determine whether long double-stranded RNA (dsRNA) induces RNA interference and type I interferon (IFN) responses in fish, long dsRNAs encoding enhanced green fluorescent protein (EGFP), GFPuv, and polyinosinic-polycytidylic acid sequences were co-injected with an EGFP expressing plasmid, into rock bream (Oplegnathus fasciatus). We investigated the EGFP mRNA and protein levels, and the transcriptional responses of dsRNA-dependent protein kinase and Mx1 genes. Long dsRNAs were strong inducers of a type I IFN response in rock bream, resulting in nonspecific suppression of exogenous gene expression. Furthermore, sequence-specific knockdown of exogenous gene expression at the mRNA level was detected at an early phase (24 h). These results suggested that long dsRNA may inhibit exogenous gene expression through an early mRNA interference response and a later type I IFN response in fish.
High risk human papillomavirus (HR-HPV) E2 proteins play roles in transcriptional regulation and are commonly functionally disrupted when the HPV genome integrates into host chromosomes. Some 15-40% of cancer cases, however, contain an intact E2 gene or episomal HPV. In these cases, polymorphism of the E2 gene might be involved. This study aimed to determine polymorphisms of the E2 gene in episomal HPV16 detected in high grade squamous intraepithelial lesions and squamous cell carcinomas and altered functions compared to the E2 prototype. The E2 gene was amplified and sequenced. Two expression vectors containing E2 gene polymorphisms were constructed and transfected in SiHa and C33A cells, then E6 gene as well as Il-10 and TNF-${\alpha}$ expression was determined by quantitative RT-PCR. Expression vectors and reporter vectors containing the HPV16 long control region (LCR) were co-transfected and transcriptional activity was determined. The results showed that a total of 32 nucleotides and 23 amino acids were changed in all 20 cases of study, found in the transactivation (TA) domain, hinge (H) region and DNA binding (DB) domain with 14, 5 and 13 nucleotide positions. They mostly caused amino acid change. The expressing vectors containing different E2 gene polymorphisms showed E6 mRNA suppression, TNF-${\alpha}$ mRNA suppression and IL-10 induction but no statistically significant differences when compared to the E2 prototype. Moreover, promoter activity in HPV16 LCR was not affected by E2 protein with different gene polymorphisms, in contrast to nucleotide variations in LCR that showed an effect on transcription activity. These results demonstrated that E2 gene polymorphisms of episomal HPV16 did not affect transcriptional regulation and suggested that nucleotide variation as well as epigenetic modification of the LCR might play a role in inducing malignant transformation of cells containing episomal HPV16.
The tomato ripening associated membrane protein (TRAMP) (Fray et al., 1994) is a member of the major intrinsic protein (MIP) family, defined as channels facilitating the passage of water and small solutes through membranes. During normal fruit ripening the TRAMP mRNA levels were increased whereas the expression levels of TRAMP in low ethylene ACO1-sense suppressed lines, Nr and rin fruits, were lower than at the breaker stage of wild type fruit. TRAMP mRNA is inhibited by $LaCl_3$, which is an inhibitor of $Ca^{2+}$-stimulated responses, treatment but drought condition did not affect TRAMP expression. The levels of TRAMP mRNA transcripts were substantially higher in the dark treated seedlings and fruits. These suggest that TRAMP function as a water channel may be doubted because of several reasons; no water content was changed during ripening in wild type, antisense and overexpression lines, TRAMP expression under light condition was lower than dark condition and TRAMP expression was not changed in drought condition. Co-suppression plant, 3588 was one of sense suppression lines, which contain CaMV 35S promoter and sense pNY507 cDNA, produced small antisense RNA, approximately 21-25 nucleotides in length, mediated post-transcriptional gene silencing. Therefore, TRAMP expression was inhibited by small antisense and multiple copies might induce gene silencing without any production of double strand RNA. Total seven selected volatile productions, isobutylthiazole, 6-methyl-5-hepten-2-one, hexanal, hexenal methylbutanal, hexenol, and methylbutanol, were highly reduced in sense line whereas total volatile production was increased in TRAMP antisense line. These results suggested TRAMP might change volatile related compounds.
본 연구에서는 리그닌 전구물질 생합성에 관여하는 CCoAOMT (Caffeoyl-CoA-O-methyltransferase)유전자의 발현을 분자생물학적으로 억제시킨 상태와 정상적인 상태에서 생장한 현사시나무를 대상으로 홀로셀룰로 오스, 리그닌과 단당류 조성에 관한 정량 분석을 각각 실시하였다. 그리고 각각의 목질바이오매스로부터 MWL (milled wood lignin)을 추출하여 메톡실기정량, DFRC, Py-GC/MS, GPC, $^{13}C$ NMR 분석 등 리그닌의 화학 구조적 특성을 비교하였다. 정상재와 형질전환체의 홀로셀룰로오스 함량은 각각 81.6%와 82.3%로 큰 차이는 없었지만, 리그닌 함량은 각각 21.7%와 18.3%로 형질전환체가 약 3.4% 정도 낮았다. 정상재와 형질전환체의 구성 단당류 분석결과, 글루코오스는 각각 511.0 mg/g와 584.8 mg/g, 그리고 자일로오스는 각각 217.8 mg/g와 187.5 mg/g로 나타나 CCoAOMT 발현억제는 단당류 조성에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 각 시 료로부터 단리한 리그닌(MWL)의 메톡실기 정량에 따르면 CCoAOMT 발현을 억제한 시료에서 약 7% 정도의 메톡실기가 감소하는 것으로 나타났고, 이는 $^{13}C$-NMR 분석과 Py-GC/MS 분석을 통하여 확인할 수 있었다. 또한 Py-GC/MS 분석에 의하면 정상재와 형질전환체 리그닌의 G/S 비율이 각각 0.59와 0.44로 나타난점으로 미루어 CCoAOMT 발현 억제는 리그닌 생합성 과정에서 G unit 생합성보다 S unit 생합성에 더 많은 영향을 미치는 것으로 예측할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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