Non-homologous end joining (NHEJ), and to a lesser extent, the error-free pathway known as homology-directed repair (HDR) are cellular mechanisms for recovery from double-strand DNA breaks (DSB) induced by RNA-guided programmable nuclease CRISPR/Cas. Since NHEJ is equivalent to using a duck tape to stick two pieces of metals together, the outcome of this repair mechanism is prone to error. Any out-of-frame mutations or premature stop codons resulting from NHEJ repair mechanism are extremely handy for loss-of-function studies. Substitution of a mutation on the genome with the correct exogenous repair DNA requires coordination via an error-free HDR, for targeted transgenesis. However, several practical limitations exist in harnessing the potential of HDR to replace a faulty mutation for therapeutic purposes in all cell types and more so in somatic cells. In germ cells after the DSB, copying occurs from the homologous chromosome, which increases the chances of incorporation of exogenous DNA with some degree of homology into the genome compared with somatic cells where copying from the identical sister chromatid is always preferred. This review summarizes several strategies that have been implemented to increase the frequency of HDR with a focus on somatic cells. It also highlights the limitations of this technology in gene therapy and suggests specific solutions to circumvent those barriers.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
/
제35권1호
/
pp.1-6
/
2009
DNA double-strand breaks (DSBs) occur commonly in the all living and in cycling cells. They constitute one of the most severe form of DNA damage, because they affect both strand of DNA. DSBs result in cell death or a genetic alterations including deletion, loss of heterozygosity, translocation, and chromosome loss. DSBs arise from endogenous sources like metabolic products and reactive oxygen, and also exogenous factors like ionizing radiation. Defective DNA DSBs can lead to toxicity and large scale sequence rearrangement that can cause cancer and promote premature aging. There are two major pathways for their repair: homologous recombination(HR) and non-homologous end-joining(NHEJ). The HR pathway is a known "error-free" repair mechanism, in which a homologous sister chromatid serves as a template. NHEJ, on the other hand, is a "error-prone" pathway, in which the two termini of the broken DNA molecule are used to form compatible ends that are directly ligated. This review aims to provide a fundamental understanding of how HR and NHEJ pathways operate, cause genome instability, and what kind of genes during the pathways are associated with head and neck cancer.
The evolution of genome editing technology based on CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) system has led to a paradigm shift in biological research. CRISPR/Cas9-guide RNA complexes enable rapid and efficient genome editing in mammalian cells. This system induces double-stranded DNA breaks (DSBs) at target sites and most DNA breakages induce mutations as small insertions or deletions (indels) by non-homologous end joining (NHEJ) repair pathway. However, for more precise correction as knock-in or replacement of DNA base pairs, using the homology-directed repair (HDR) pathway is essential. Until now, many trials have greatly enhanced knock-in or substitution efficiency by increasing HDR efficiency, or newly developed methods such as Base Editors (BEs). However, accuracy remains unsatisfactory. In this review, we summarize studies to overcome the limitations of HDR using the CRISPR system and discuss future direction.
Zhou, Li-Ping;Luan, Hong;Dong, Xi-Hua;Jin, Guo-Jiang;Man, Dong-Liang;Shang, Hong
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
/
제13권7호
/
pp.3417-3422
/
2012
Objective: Non-homologous end joining (NHEJ) is one of the pathways of repair of DNA double-strand breaks. A number of genes involved in NHEJ have been implicated as breast cancer susceptibility genes such as LIG4. However, some studies have generated conflicting results. The aim of this Human Genome Epidemiology (HuGE) review and meta-analysis was to investigate association between LIG4 gene polymorphisms in the NHEJ pathway and breast cancer risk. Methods: Studies focusing on the relationship between LIG4 gene polymorphisms and susceptibility to breast cancer were selected from the Pubmed, Cochrane library, Embase, Web of Science, Springerlink, CNKI and CBM databases. Data were extracted by two independent reviewers and the meta-analysis was performed with Review Manager Version 5.1.6 and STATA Version 12.0 software, calculating odds ratios (ORs) with 95% confidence intervals (95%CIs). Results: According to the inclusion criteria, we final included seven studies with a total of 10,321 breast cancer cases and 10,160 healthy controls in the meta-analysis. The results showed no association between LIG4 gene polymorphisms (rs1805386 T>C, rs1805389 C>T, rs1805388 C>T and rs2232641 A>G) and breast cancer risk, suggesting that the mutant situation of these SNPs neither increased nor decreased the risk for breast cancer. In the subgroup analysis by Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) and ethnicity, we also found no associations between the variants of LIG4 gene and breast cancer risk among HWE, non-HWE, Caucasians, Asians and Africans. Conclusion: This meta-analysis suggests that there is a lack of any association between LIG4 gene polymorphisms and the risk of breast cancer.
Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats (CRISPR) is a new and effective genetic editing tool. CRISPR was initially found in bacteria to protect it from virus invasions. In the first step, specific DNA strands of virus are identified by guide RNA that is composed of crRNA and tracrRNA. Then RNAse III is required for producing crRNA from pre-crRNA. In The second step, a crRNA:tracrRNA:Cas9 complex guides RNase III to cleave target DNA. After cleavage of DNA by CRISPR-Cas9, DNA can be fixed by Non-Homologous End Joining (NHEJ) and Homology Directed Repair (HDR). Whereas NHEJ is simple and random, HDR is much more complex and accurate. Gene editing by CRISPR is able to be applied to various biological field such as agriculture and treating genetic diseases in human.
During meiosis, programmed double-strand breaks (DSBs) are repaired via recombination pathways that are required for faithful chromosomal segregation and genetic diversity. In meiotic progression, the non-homologous end joining (NHEJ) pathway is suppressed and instead meiotic recombination initiated by nucleolytic resection of DSB ends is the major pathway employed. This requires diverse recombinase proteins and regulatory factors involved in the formation of crossovers (COs) and non-crossovers (NCOs). In mitosis, spontaneous DSBs occurring at the G1 phase are predominantly repaired via NHEJ, mediating the joining of DNA ends. The Ku complex binds to these DSB ends, inhibiting additional DSB resection and mediating end joining with Dnl4, Lif1, and Nej1, which join the Ku complex and DSB ends. Here, we report the role of the Ku complex in DSB repair using a physical analysis of recombination in Saccharomyces cerevisiae during meiosis. We found that the Ku complex is not essential for meiotic progression, DSB formation, joint molecule formation, or CO/NCO formation during normal meiosis. Surprisingly, in the absence of the Ku complex and functional Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) complex, a large portion of meiotic DSBs was repaired via the recombination pathway to form COs and NCOs. Our data suggested that Ku complex prevents meiotic recombination in the elimination of MRX activity.
The targeted nuclease clustered, regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins (CRISPR/Cas) system has recently emerged as a prominent gene manipulation method. Because of its ease in programming targeted DNA/protein binding through RNA in a vast range of organisms, this prokaryotic defense system is a versatile tool with many applications in the research field as well as high potential in agricultural and clinical improvements. This review will present a brief history that led to its discovery and adaptation. We also present some of its restrictions, and modifications that have been performed to overcome such restrictions, focusing specifically on the most common CRISPR/Cas9 mediated non-homologous end joint repair.
Zhou, Li-Ping;Luan, Hong;Dong, Xi-Hua;Jin, Guo-Jiang;Man, Dong-Liang;Shang, Hong
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
/
제13권8호
/
pp.3637-3643
/
2012
Objective: Non-homologous end joining (NHEJ) is a pathway for repairing DNA double-strand breaks. Recent publications indicated that XRCC5, XRCC6 and XRCC7 genes may participate in the pathogenesis of breast cancer. The aim of this Human Genome Epidemiology (HuGE) review and meta-analysis was to investigate associations between XRCC5, XRCC6 and XRCC7 genetic polymorphisms in the NHEJ pathway and breast cancer risk. Methods: Studies focusing on the relationship between genetic polymorphisms in XRCC5, XRCC6 and XRCC7 genes and susceptibility to breast cancer were selected from the Pubmed, Cochrane library, Embase, Web of Science, Springerlink, CNKI and CBM databases. Data were extracted by two independent reviewers. The meta-analysis was performed with Review Manager Version 5.1.6 and STATA Version 12.0 software. The odds ratio (OR) with 95% confidence interval (95%CI) was calculated based on the extracted data. Results: According to the inclusion criteria, we final included seven studies with a total of 2,864 breast cancer cases and 3,060 healthy controls. Meta-analysis results showed that rs3835 (G>A) and rs828907 (G>T) in XRCC5 gene, and rs132793 (G>A) in XRCC6 gene might increase the risk of breast cancer, while rs132788 G>T and rs6002421 (A>G) might be protective factors. However, there was no relationship between XRCC7 genetic polymorphisms and the risk of breast cancer. Conclusion: This meta-analysis suggests that the rs3835 G>A and rs828907 G>T in XRCC5 gene, rs6002421 (A>G), rs132788 (G>T) and rs132793 (G>A) in XRCC6 gene might be risk factors for breast cancer, while the rs132788 (G>T) and rs6002421 (A>G) in XRCC6 gene might be protective.
Lin, Tao;Sun, Ling;Lee, Jae Eun;Kim, So Yeon;Jin, Dong Il
Journal of Animal Science and Technology
/
제63권5호
/
pp.984-997
/
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.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.