SET (Suppressor of variegation, Enhancer of zeste, and the Trithorax) domain-containing proteins are known to have methyltransferase activity at lysine residues of histone proteins. In this study, we identified a novel SET domain-containing protein from mouse and named Kodo7. Indeed, Kodo7 has methyltransferase activity at K9 residue of the H3 protein as demonstrated by a histone methyl-transferse activity assay using GST-tagged Kodo7. Confocal microscopy showed that Kodo7 is co-localized with histones in the nucleus. Interestingly, ectopic expression of Kodo7 by transient transfection induced cell death and treatment of the transfectants with a caspase-3 inhibitor, Ac-DEVD-AFC decreased Kodo7-induced apoptosis. These results suggest that Kodo7 induces apoptotic cell death through increased methylation of histones leading to transcriptional repression.
Histone methylation has diverse functions including transcriptional regulation via its lysine or arginine residue methylation. Studies indicate that deregulation of histone methylation is linked to human cancers including leukemia. Histone H3K27 methyltrnasferase response element II binding protein (RE-IIBP), as a transcriptional repressor to target gene IL-5, interacts with HDAC and is over-expressed in leukemia patient samples. In this study, we have identified that hematopoiesis-related genes GATA1 and HOXA9 are down-regulated by RE-IIBP in K562 and 293T cells. Transient reporter analysis revealed that GATA1 transcription was repressed by RE-IIBP. On the other hand, HOXA9 and PBX-related homeobox gene MEIS1 was up-regulated by RE-IIBP. These results suggest that RE-IIBP might have a role in hematopoiesis or leukemogenesis by regulating the transcription of target genes, possibly via its H3K27 methyltransferase activity.
Morishita, Masayo;Cho, Minju;Ryu, Juhee;Mevius, Damiaan E.H.F.;Di Luccio, Eric
Current Research on Agriculture and Life Sciences
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제28권
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pp.63-68
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2010
The epigenetic therapy of cancers is emerging as an effective and valuable approach to both chemotherapy and the chemoprevention of cancer. The utilization of epigenetic targets that include histone methyltransferase (HMTase), Histone deacetylatase, and DNA methyltransferase, are emerging as key therapeutic targets. SET containing proteins such as the HMTase Setd1b has been found significantly amplified in cancerous cells. In order to shed some light on the histone methyl transferase family, we cloned the Setd1b gene from Mus musculus and build a collection of vectors for recombinant protein expression in E.coli that will pave the way for further structural biology studies. We prospect the role of the Setd1b pathway in cancer therapy and detail its unique value for designing novel anti-cancer epigenetic-drugs.
Kim, Kwangho;Ryu, Tae Young;Lee, Jinkwon;Son, Mi-Young;Kim, Dae-Soo;Kim, Sang Kyum;Cho, Hyun-Soo
Molecules and Cells
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제45권9호
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pp.622-630
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2022
Colorectal cancer (CRC) has a high mortality rate among cancers worldwide. To reduce this mortality rate, chemotherapy (5-fluorouracil, oxaliplatin, and irinotecan) or targeted therapy (bevacizumab, cetuximab, and panitumumab) has been used to treat CRC. However, due to various side effects and poor responses to CRC treatment, novel therapeutic targets for drug development are needed. In this study, we identified the overexpression of EHMT1 in CRC using RNA sequencing (RNA-seq) data derived from TCGA, and we observed that knocking down EHMT1 expression suppressed cell growth by inducing cell apoptosis in CRC cell lines. In Gene Ontology (GO) term analysis using RNA-seq data, apoptosis-related terms were enriched after EHMT1 knockdown. Moreover, we identified the CHOP gene as a direct target of EHMT1 using a ChIP (chromatin immunoprecipitation) assay with an anti-histone 3 lysine 9 dimethylation (H3K9me2) antibody. Finally, after cotransfection with siEHMT1 and siCHOP, we again confirmed that CHOP-mediated cell apoptosis was induced by EHMT1 knockdown. Our findings reveal that EHMT1 plays a key role in regulating CRC cell apoptosis, suggesting that EHMT1 may be a therapeutic target for the development of cancer inhibitors.
Kim, Jun-Dae;Kim, Eunmi;Koun, Soonil;Ham, Hyung-Jin;Rhee, Myungchull;Kim, Myoung-Jin;Huh, Tae-Lin
Molecules and Cells
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제38권6호
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pp.580-586
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2015
While increasing evidence indicates the important function of histone methylation during development, how this process influences cardiac development in vertebrates has not been explored. Here, we elucidate the functions of two histone H3 lysine 4 (H3K4) methylation enzymes, SMYD3 and SETD7, during zebrafish heart morphogenesis using gene expression profiling by whole mount in situ hybridization and antisense morpholino oligonucleotide (MO)-based gene knockdown. We find both smyd3 and setd7 are highly expressed within developing zebrafish heart and knock-down of these genes led to severe defects in cardiac morphogenesis without altering the expressions pattern of heart markers, including cmlc2, vmhc, and amhc. Furthermore, double knock-down by coinjection of smyd3 and setd7 MOs caused the synergistic defects in heart development. As similar to knock-down effect, overexpression of these genes also caused the heart morphogenesis defect in zebrafish. These results indicate that histone modifying enzymes, SMYD3 and SETD7, appear to function synergistically during heart development and their proper functioning is essential for normal heart morphogenesis during development.
Epigenetic writers including DNA and histone lysine methyltransferases (DNMT and HKMT, respectively) play an initiative role in the differentiation and development of eukaryotic organisms through the spatiotemporal regulation of functional gene expressions. However, the epigenetic mechanisms have long been suspected in helminth parasites lacking the major DNA methyltransferases DNMT1 and DNMT3a/3b. Very little information on the evolutionary status of the epigenetic tools and their role in regulating chromosomal genes is currently available in the parasitic trematodes. We previously suggested the probable role of a DNMT2-like protein (CsDNMT2) as a genuine epigenetic writer in a trematode parasite Clonorchis sinensis. Here, we analyzed the phylogeny of HKMT subfamily members in the liver fluke and other platyhelminth species. The platyhelminth genomes examined conserved genes for the most of SET domain-containing HKMT and Disruptor of Telomeric Silencing 1 subfamilies, while some genes were expanded specifically in certain platyhelminth genomes. Related to the high gene dosages for HKMT activities covering differential but somewhat overlapping substrate specificities, variously methylated histones were recognized throughout the tissues/organs of C. sinensis adults. The temporal expressions of genes involved in eggshell formation were gradually decreased to their lowest levels proportionally to aging, whereas those of some epigenetic tool genes were re-boosted in the later adult stages of the parasite. Furthermore, these expression levels were significantly affected by treatment with DNMT and HKMT inhibitors. Our data strongly suggest that methylated histones are potent epigenetic markers that modulate the spatiotemporal expressions of C. sinensis genes, especially those involved in sexual reproduction.
Adipogenesis의 연구는 인간의 지방생물학의 기초적인 분자기전을 이해하고, 비만, 당뇨 및 대사성 증후군의 발병기전을 밝히는데 필요하다. Adipogenesis의 많은 연구가 adipocytes 특이적인 핵심 전사인자인 PPARγ와 C/EBPα를 중심으로 하는 유전자 발현조절 및 세포 내 신호전달에 초점이 맞추어 활발하게 연구가 진행되었다. 그러나, 에피지놈 변형효소나 히스톤 돌연변이에 의한 에피지놈 관점에서 adipogenesis 연구는 미흡한 실정이다. 포유동물에서 히스톤 methylation은 유전자 발현에 대한 주요 후성유전적(epigenome) 변형 중 하나이며, 특히 히스톤 H3 lysine methylation은 다양한 조직 및 기관 발생과정과 세포 분화에 매우 중요한 히스톤 변형이다. 세포 특이적 enhancer는 adipogenesis에서 active enhancer 표지자인 H3K27ac와 함께 H3K4me1로 변형된다. MLL4는 Pparg 및 Cebpa 유전자 ehancers에서 중요한 adipogenic H3K4 mono-methyltransferase이다. 따라서 MLL4는 adipogenesis에 중요한 에피지놈 변형효소라고 할 수 있다. 유전자 발현 억제를 유발하는 대표적인 히스톤 변형인 H3K27me3은 Polycomb repressive complex 2의 효소활성 subunit인 Ezh2에 의해 매개된다. Wnt 유전자에서 Ezh2에 의한 H3K27me3 히스톤 methylation 변형은 adipogenesis를 증가시키는데, 이는 WNT 신호 전달이 adipogenesis의 억제 조절자로 알려져 있기 때문이다. 본 논문은 유전자 발현을 근본적으로 조절하는 히스톤 H3 methylation에 의한 후성 유전학적인 조절이 어떻게 adipogenesis를 조절하는지에 대해 요약한다.
Since Barker found associations between low birth weight and several chronic diseases later in life, the hypothesis of fetal origins of adult disease (aka, Barker Hypothesis) and epigenetics have been emerging as a new paradigm for geneenvironment interaction of chronic disease. Epigenetics is the study of heritable changes in gene silencing that occur without any change in DNA sequence. Gene expression can be regulated by several epigenetic mechanisms, including DNA methylation and histone modifications, which may be associated with chronic conditions, such as cancers, cardiovascular disease, and type-2 diabetes. One carbon metabolism which involves the transfer of a methyl group catalyzed by DNA methyltransferase is an important mechanism by which DNA methylation occurs in promoter regions and/or repetitive elements of the genome. Environmental factors may induce epigenetic modification through production of reactive oxygen species, alteration of methyltransferase activity, and/or interference with methyl donors. In this review, we introduce recent studies of epigenetic modification and environmental factors, such as heavy metals, environmental hormones, air pollution, diet and psychosocial stress. We also discuss epigenetic perspectives of early life environmental exposure and late life disease occurrence.
유핵세포의 게놈(genome)은 단백-DNA복합체인 염색질(chromatin)의 형태로 존재하는데, 생명현상을 유지하기 위해서는 생명체 또는 세포가 처한 상황에 맞게 염색질의 구조를 변화시키는 역동적인 조절기전이 필요하다. 염색질을 구성하는 기본단위는 히스톤 8량체 (histone octamer)를 포함하는 뉴클레오좀(nucleosome)이다. 히스톤 단백에는 여러 종류의 공유결합성 수식이 일어나는데, 그 중 하나가 라이신 잔기(lysine residue)에 일어나는 메틸화이다. 최근 수년간의 연구로 여러 개의 히스톤 라이신 메틸화효소(histone lysine methyltransferase, HKMT), 이에 결합하는 염색질단백 및 메틸화와 관련된 후생유전학적 현상이 밝혀졌으며, 특히 정밀한 연구방법을 동원한 다방면의 실험을 통하여 비록 자세한 기전과 전체적인 윤곽의 규명은 미흡하더라도 라이신 메틸화가 후생유전학적 변화를 초래하는 일부 과정이 규명 되었다. 또한 여러 종류의 라이신 탈메틸화효소가 최근에 발견됨에 따라, 아세틸화, 인산화등 다른 공유결합성 수식보다는 상대 적으로 안정되더라도, 히스톤 메 틸화로 유발되는 후생유전학적 변화가 불가역성이 아님을 알게 되었다.
Dimethylation of the histone H3 protein at lysine residue 9 (H3K9) is mediated by euchromatin histone methyltransferase II (EHMT2) and results in transcriptional repression of target genes. Recently, chemical inhibition of EHMT2 was shown to induce various physiological outcomes, including endoplasmic reticulum stress-associated genes transcription in cancer cells. To identify genes that are transcriptionally repressed by EHMT2 during apoptosis, and cell stress responses, we screened genes that are upregulated by BIX-01294, a chemical inhibitor of EHMT2. RNA sequencing analyses revealed 77 genes that were upregulated by BIX-01294 in all four hepatic cell carcinoma (HCC) cell lines. These included genes that have been implicated in apoptosis, the unfolded protein response (UPR), and others. Among these genes, the one encoding the stress-response protein Ras-related GTPase C (RRAGC) was upregulated in all BIX-01294-treated HCC cell lines. We confirmed the regulatory roles of EHMT2 in RRAGC expression in HCC cell lines using proteomic analyses, chromatin immune precipitation (ChIP) assay, and small guide RNA-mediated loss-of-function experiments. Upregulation of RRAGC was limited by the reactive oxygen species (ROS) scavenger N-acetyl cysteine (NAC), suggesting that ROS are involved in EHMT2-mediated transcriptional regulation of stress-response genes in HCC cells. Finally, combined treatment of cells with BIX-01294 and 5-Aza-cytidine induced greater upregulation of RRAGC protein expression. These findings suggest that EHMT2 suppresses expression of the RRAGC gene in a ROS-dependent manner and imply that EHMT2 is a key regulator of stress-responsive gene expression in liver cancer cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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