• BMB Reports
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• 제52권8호
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• pp.475-481
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• 2019

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.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제24권3호
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• pp.267-272
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• 2009

우리 몸에 필수적인 미량원소인 셀레늄은 항암활성이 있는 것으로 알려져 있고, 역학적, 생태학적 그리고 임상시험을 종합해보면, 셀레늄은 종양, 특히 전립선암, 폐암, 대장암에 대한 위험성을 낮출 수 있을 것으로 생각되어진다. 기전연구에 따르면 셀레늄은 DNA single strand breaks와 활성산소종을 유도함으로써 종양을 억제하는 예방효능이 있는 것으로 밝혀지고 있다. 하지만, 아직까지 전립선암세포주에서 methylseloenol 대사체 중에 하나인 MSeA와 세포주기억제와의 관계에 대해서는 명확하게 밝혀져 있지 않은 실정이다. 따라서, 이번 연구에서는 전립선암세포주에서 셀레늄의 세포주기에 관한 효능을 확인해 보고자 하였다. 결과를 종합해보면, MSeA는 전립선암세포주에서 G1/S기 세포주기를 억제하고 DNA 합성을 방해하는 것으로 나타났고, 이러한 현상은 cyclin의존성 키나아제를 길항하는 단백질 중에 하나인 p27단백질의 발현을 증가시킴으로써 일어남을 확인하였다. 따라서, MSeA에 의해 유발되는 세포주기 억제가 전립선암 세포의 성장억제에 기여하는 것으로 사료된다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제32권3호
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• pp.171-178
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• 2017

청국장추출물과 청국장의 주요한 플라보노이드의 하나인 genistein의 HepG2 세포에서 Trp-P-1 유도 세포독성과 DNA손상에 대한 보호효과를 평가하였다. 청국장추출물과 주요 플라보노이드성분 genistein은 Trp-P-1 유도 세포독성에 대하여 세포독성보호효과를 나타내었다. 청국장추출물은 Trp-P-1 유도 DNA single strand breaks를 억제하였다. 한편, 청국장추출물은 HepG2 세포에서 Trp-P-1 유도에 의한 CYP1A1와 CYP1A2 발현의 억제를 나타내었다. 청국장추출물과 genistein은 Trp-P-1에 의한 유도 세포독성과 DNA손상에 대하여 CYP1A1, CYP1A2 발현억제에 의하여 보호효과가 나타나는 것으로 판단된다. 한국의 전통 콩발효식품인 청국장은 게놈 불안정성(genomic instability)을 일으키는 heterocyclic amines (HCAs)과 같은 식품의 가열조리로부터 올 수 있는 발암물질에 대한 유전독성을 예방할 수 있는 유망한 기능성물질로서 활용가능성이 있을 것으로 판단된다.

• 한국임상수의학회지
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• 제21권3호
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• pp.253-258
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• 2004

DNA double-strand break (DSB) is a serious treat for the cells including mutations, chromosome rearrangements, and even cell death if not repaired or misrepaired. Ku heterodimer regulatory DNA binding subunits (Ku70/Ku80) bound to double strand DNA breaks are able to interact with 470-kDa DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs), and the interaction is essential for DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) activity. The Ku80 mutants were designed to bind Ku70 but not DNA end binding activity and the peptides were treated in breast cancer cells for co-therapy strategy to see whether the targeted inhibition of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) activity sensitized breast cancer cells to ionizing irradiation or chemotherapy drug to develop a treatment of breast tumors by targeting proteins involved in damage-signaling pathway and/or DNA repair. We designed domains of Ku80 mutants, 26 residues of amino acids (HN-26) as a control peptide or 38 (HNI-38) residues of amino acids which contain domains of the membrane-translocation hydrophobic signal sequence and the nuclear localization sequence, but HNI-38 has additional twelve residues of peptide inhibitor region. We observed that the synthesized peptide (HNI-38) prevented DNA-PKcs from binding to Ku70/Ku80, resulting in inactivation of DNA-PK complex activity in breast cancer cells (MDA-465 and MDA-468). Consequently, the peptide treated cells exhibited poor to no DNA repair, and became highly sensitive to irradiation or chemotherapy drugs. The growth of breast cancer cells was also inhibited. These results demonstrate the possibility of synthetic peptide to apply breast cancer therapy to induce apoptosis of cancer cells.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제20권2호
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• pp.141-147
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• 2016

Rad51 is a key component of homologous recombination (HR) to repair DNA double-strand breaks and it forms Rad51 recombinase filaments of broken single-stranded DNA to promote HR. In addition to its role in DNA repair and cell cycle progression, Rad51 contributes to the reprogramming process during the generation of induced pluripotent stem cells. In light of this, we performed reprogramming experiments to examine the effect of co-expression of Rad51 and four reprogramming factors, Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc, on the reprogramming efficiency. Co-expression of Rad51 significantly increased the numbers of alkaline phosphatase-positive colonies and embryonic stem cell-like colonies during the process of reprogramming. Co-expression ofRad51 significantly increased the expression of epithelial markers at an early stage of reprogramming compared with control cells. Phosphorylated histone H2AX (${\gamma}H2AX$), which initiates the DNA double-strand break repair system, was highly accumulated in reprogramming intermediates upon co-expression of Rad51. This study identified a novel role of Rad51 in enhancing the reprogramming efficiency, possibly by facilitating mesenchymal-to-epithelial transition and by regulating a DNA damage repair pathway during the early phase of the reprogramming process.

• 대한화장품학회지
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• 제24권1호
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• pp.87-99
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• 1998

알킬화제인 MMS에 의한 유전독성의 감소에 미치는 홍삼추출물의 영향을 배양 NIH3T3 세포계에서 분석하였다. 1mM의 MMS를 30분간 처리한 후 정상 배지에서 배양한 시간간격에 따라 세포의 생존률은 증가하였는데 홍삼추출물이 함유된 배지에서 배양한 경우는 약 17%정도 증가한 생존률을 보였다. MMS 처리 후 감소된 DNA 복제가 정상배지 배양시간에 따라 증가하는 정도도 홍삼추출물을 후처리할 경우 현저한 증가를 보였다. MMS 상해를 회복하기 위한 절제회복능은 홍삼추출물을 처리할 경우 유의미한 증가를 보였다. 이러한 절제회복과정 중 효소에 의한 절제단계가 홍삼추출물 처리에 의해 활성화됨을 단사절단 분석을 통하여 규명하였다. 자외선 상해의 경우와 비해서 MMS 상해의 절제단계를 활성화하는 홍삼의 효과는 약간 떨어지는 것으로 보이나, MMS 상해회복의 전과정에 대한 홍삼의 효과는 자외선의 경우와 유사하였으며, MMS 상해에 의한 DNA 복제억제의 완화나 세포생존률은 자외선의 그것들보다 홍삼에 의해 더 증가된 측면을 보였다. 이상의 결과는 홍삼추출물이 MMS 상해의 절제회복에 유의미한 증가를 보이며 따라서 유전독성을 감소시키는 항노화제로써 사용할 수 있음을 시사한다.

• Molecules and Cells
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• 제41권2호
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• pp.127-133
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• 2018

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.

• Applied Biological Chemistry
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• 제43권2호
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• pp.141-147
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• 2000

130종의 식물성 한약재 열수 추출물의 항산화활성 및 세포에 대한 항변이원성과의 관련성을 조사하였다. 항산화활성은 DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능 및 Fenton반응에 의해서 생성되는 hydroxyl radical$({\cdot}OH)$ 소거능을 각각 측정하였다. 조사한 대다수의 한약재들이 전자공여능 및 ${\cdot}OH$ 소거능을 가지고 있었는데, DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능이 가장 큰 한약재는 필발(Piper longum L.)이었으며, ${\cdot}OH$ 소거능이 가장 큰 한약재는 석곡(Dendrobium moniliforme L.)이었다. 항산화활성의 측정 결과, 전자공여능 및 ${\cdot}OH$ 소거능이 대조구에 비하여 모두 50% 이상이 되는 항산화 효과가 큰 한약재는 지모(Anemarrhena asphodeloides Bunge)를 포함하여 24종 이었다. 항변이원성을 뚜렷하게 나타내는 11종의 한약재가 $Cu^{2+}$ 존재 하에서 DNA의 손상이 유도될 수 없는지 여부를 조사한 결과, 택사(Alisma canaliculatum All. Br.)와 백자인(Nitraria sibirica Pall), 오약[Lindera strychifolia (Sieb. et Zucc) Villar]을 제외한 모든 시료에 의하여 DNA의 손상이 일어난다는 사실을 알았다. 또한 택사와 백자인은 화학적 돌연변이원인 mitomycin C가 유발하는 DNA손상도 강하게 억제함을 확인하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제33권2호
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• pp.53-59
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• 2008

X선과 같은 고에너지 방사선에 의한 DNA 손상 중 간접적인 손상을 확인하기 위하여 탄탈륨(Ta) 박막위에 동결건조 과정으로 만들어진 pGEM-3Zf(-) plasmid DNA 단일층(monolayer)의 박막을 만든 다음, 에너지가 1.5 keV인 Al $K{\alpha}$ X선을 0분, 3분, 7분, 10분 동안 초고진공 상태에서 이 DNA 단일층에 조사하여 평균 흡수선량(mean absorbed dose)의 변화에 따른 DNA 손상을 관찰하였다. 또한 3 eV의 낮은 에너지 전자선을 조사하여 그 결과를 X선을 조사한 경우와 비교하였다. X선과 낮은 에너지 전자선으로 조사된 plasmid DNA를 전기영동(electrophoresis) 방법을 이용해 supercoiled DNA와 unsupercoiled DNA로 분리한 후 각각을 정량적으로 분석하였다. Supercoiled DNA는 X선과 3 eV 전자선의 조사에 따른 평균흡수선량이 증가함에 따라 선형적으로 감소했다. 그와 반대로 circular DNA와 crosslinked form 1 DNA는 평균흡수선량이 증가함에 따라 선형적으로 증가했다. 이것은 supercoiled DNA가 낮은 에너지 전자와 상호작용하여 외가닥 절단(single strand break)을 일으켰고 그 결과 unsupercoiled DNA로 변화되었음을 보여준다. 본 실험을 통해 X선과 같은 고에너지 방사선에 의한 DNA의 간접적 손상이 일어남을 관찰할 수 있었고, DNA의 이온화 에너지보다 작은 에너지($0{\sim}10\;eV$)를 갖는 전자에 의해서도 DNA 손상이 일어날 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제15권4호
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• pp.542-547
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• 2005

시스플래틴이나 마이토마이신 C (MMC)와 같은 DNA 사슬간 교차결합 (interstrand cross-link ; ICL) 물질에 대해 Brca1 결손세포들이 보이는 높은 감수성은 Brca1 단백질이 세포의 ICL복구반응에 중요한 역할을 담당하고 있음을 암시하고 있다. Brca1 단백질은 재조합 의존성 또는 재조합 비의존성 경로를 통한 DNA 이중사슬 절단(double-strand break ; DSB) 복구에 필수적인 역할을 담당한다. 최근 본인이 속한 연구그룹에서 재조합 의존성 경로를 통한 세포의 ICL복구반응에 Brca1이 관여한다는 것을 밝혀 보고한바 있다. 본 연구에서는 Brca1 단백질의 재조합 비의존성 복구반응에 대한 관여여부를 $p53^{-/-}$와 $p53^{-/-}\;Brcal^{-/-}$ 세포주를 사용하여 연구하였다. 교차결합 복구 실험에서 Brca1 결손 세포주는 Brca1 정상 세포주보다 현저히 낮은 활성을 보였다. 또한, Brca1 결손세포 주의 MMC 에 대한 감수성과 ICL복구능이 Brca1 단백질 발현을 통해 회복되는 것을 확인하였다. 흥미롭게도, Brca1의 11번 엑손 결손세포주 $(Brca1^{\Delta11})$는 높은 MMC저항성과 ICL 복구능을 보였다. 이러한 결과들을 종합하여 볼 때, Brca1 단백질은 ICL복구에 재조합 의존성 경로뿐만 아니라 재조합 비의존성 경로를 통해서도 관여하며, 이러한 활성에는 엑손 11 부분이 아닌 N 말단의 RING 핑거 도메인이나 C 말단의 BRCT도메인이 중요하다는 것을 알 수 있다.