I report that single-stranded antisense as a part of large circular (LC-) genomic DNA of recombinant M13 phage exhibits enhanced stability, sequence specific antisense activity, and no need for target site search. A cDNA fragment (708 bp) of rat TNF-$\alpha$ was inserted into a phagemid vector, and TNF-$\alpha$ antisense molecules (TNF$\alpha$-LCAS) were produced as single-stranded circular DNA. When introduced into a rat monocyte/macrophage cell line, WRT7/P2, TNF$\alpha$-LCAS was able to ablate LPS-induced TNF-$\alpha$ mRNA to completion. The antisense effect of TNF$\alpha$-LCAS was shown to be sequence-specific because expressions of three control genes ($\beta$-actin, GAPDH and IL-1$\beta$) were not significantly altered by the antisense treatment. Further, TNF$\alpha$-LCAS was found to be highly efficacious as only 0.1 $\mu$g (0.24 nM) of TNF$\alpha$-LCAS was sufficient to block TNF-$\alpha$ expression in 1$\times10^5$ WRT7/P2 cells. I have also observed specific antisense activity in reduction of NF-$\kappa$B gene expression. The results suggest that an antisense sequence as a part of single-stranded circular genomic DNA has a specific antisense activity.
The present study was undertaken to determine whether transgelin participates in the regulation of vascular smooth muscle contraction and, if so, to investigate the mechanism. By PCR homology cloning, the cDNA sequence of ferret transgelin was determined and phosphorothioate antisense and random oligonucleotides were synthesized and introduced into strips of ferret aorta by a chemical loading procedure. Treatment of ferret aorta with transgelin antisense oligonucleotides resulted in a significant decrease in protein levels of transgelin to sham- or random sequence-loaded muscles, but no change in the protein levels of actin. Contraction in response to a phorbol ester was significantly decreased in antisense-treated muscles compared to sham- or random sequence-loaded controls. Neither basal intrinsic tone nor the contraction in response to phenylephrine was significantly affected by the antisense treatment. The data indicate that transgelin plays a significant role in the regulation of contraction and suggest that in a tonically active smooth muscle transgelin may function as a signalling protein to facilitate PKC or ERK-dependent signalling rather than thick filament regulation including $Ca^{2+}$ or calmodulin dependent regulation of myosin light chain kinase.
Antisense RNA molecules are powerful tools for controlling the expression of specific genes but their use in prokaryotes has been limited by their unpredictable antisense effectiveness. Moreover, appreciation of the molecular mechanisms associated with silencing in bacteria is still restricted. Here we report our attempts to define an effective antisense strategy in E. coli, and to dissect the observed silencing process. Antisense constructs complementary to different regions of lacZ were investigated, and silencing was observed exclusively upon expression of antisense RNA hybridising the 5'UTR of lac messenger. The level of lacZ mRNA was reduced upon expression of this antisense construct, and the silencing competence was found to be closely associated with its stability. These observations may help in the design of antisense molecules directed against prokaryotic genes.
The major issue in the development of nucleic acid based therapeutics is the inefficient delivery of these agents into cells. We prepared cholesterol conjugated spermine and evaluated its usefulness as a delivery modality for antisense oligonucleotides in HeLa-Luc cells. A 2'-O-methyl antisense oligonucleotide sequence, designed to correct splicing at an aberrant intron inserted into a normal luciferase reporter gene, was used for complex formation with cholesterol conjugated spermine. Effective delivery of this antisense agent into nucleus would results in the expression of a luciferasereporter gene product. The cholesterol-spermine formed stable complexes with the antisense oligonucleotide and showed modest delivery activity. Furthermore, this delivery activity was maintained even in the presence of serum proteins, mimicking in vivo conditions. Cholesterol-spermine thus has potential as a delivery system for antisense oligonucleotides into cells.
tRNA and 7SL RNA based antisense vehicles were prepared by inserting conserved anti-viral and anti-viroid domains. Anti-PVS coat protein leader sequence (ACPL) and antistructural antihairpin domain of PSTVd (AHII) were inserted in tRNA cassette; anti- zing finger domain of PVS, AHII and anti hop latent viroid ribozyme were inserted in 7SL RNA gene isolated from A. thaliana. These constructs were shown to be transcribed both, in in vitro and in in vivo conditions. However, it followed from our work that closely linked position of PoIII reference genes and PoIIII antisense genes within T-DNA lead to the impairment of RNA expression in transgenic plants. To assay in vivo transcription of antisense genes, hairy root potato cultures were established using h. tumefaciens A4-24 bearing both, Ri plasmid and PoIII-promoterless plant expression vectors with antisense RNA genes. Expression of antisense RNA in transgenic potato tissues was proven by specific RT-PCR reactions.
Telomerase is a ribonucleoprotein complex, whose function is to add telomeric repeats $(TTAGGG)_n$ to chromosomal ends and is also known to play an important role in cellular immortalization. Telomerase is highly active in most tumor cells, yet not in normal cells. Therefore, it may have possible applications in cancer gene therapy. Telomerase consists of two essential components; a telomerase RNA template (hTR) and a catalytic subunit (hTERT). The current study attempted to inhibit the "open" part of the human telomerase RNA (hTR) with an antisense sequence-expressing adenovirus. It was found that the antisense telomerase adenovirus suppressed the telomerase activity, tumor cell growth, and survival in vitro. Furthermore, FACS analysis and TUNEL assay suggested that the reduce viability was mediated through the induction of apoptosis, indicating that this approach might be a useful method for suppressing cancer growth in targeted cancer gene therapy.
Antisense molecules are structurally simple linear oligomers of nucleotides. They can recognize a complementary sequence by base pairing, therefore, antisense drugs composed of 15-16 bases are potentially useful, unlike drugs such as protein agonists, antagonists, and inhibitors. Since antisense oligomers are classified as nucleotides, they are subject to attack by nucleases. In order to be antisense drugs resistant to degradation by nucleases, the structural modifications in the linkages, bases, and sugars to satisfy this requirement are considerable. We attempted in this study, to synthesize 16-mer antisenses with a modified linkage and adenosine. When studying on the three-dimensional structure of the oligomer, however, the existence of isomers may complicate the interpretation of the NMR data. Therefore, an attempt was made to eliminate the above problem, thus, two dimers were synthesized and their structural studies were carried out.
A new concept of "photo" -antisense method has been evaluated, where the inhibition of gene expression by the conventional antisense method is enhanced by photochemical binding between antisense oligonucleotides conjugated with photo-reactive compound and target mRNA or DNA. Fluorescein labeled oligodeoxyribonucleotides (F-DNA) was delivered to cell nuclei in the encapsulated form in multilamellar lecithin liposomes with neutral charge. F-DNA was previously shown to photo-bind to the complementary stranded DNA, and the delivery system using neutral liposome to be effective in normal human keratinocytes. In the present study, we used human kidney cancer G401.2/6TG.1 cell line to be advantageous in reproducible experiments. p53 was adopted as a target gene since antisense sequence information has been accumulated. The nuclear localization ofF-DNA was identified by comparing the fluorescence ofF-DNA with that of Hoechst 33258 under fluorescence microscope. After 7hr incubation to accumulate p53 protein induced by UV -B, p53 protein was quantified by Western blot. After 2hrs from F-DNA application, about 30% of cell population incorporated F-DNA in their nuclei with some morphological change possibly due to liposomal toxicity. Irradiation of visible light longer than 400nm from solar simulator at this time enhanced the inhibitory action of antisense F-DNA. The present results suggest that photo-antisense method is promising to control gene expression in time and space dependent manner. Further improvement of F-DNA delivery to cancer cells in the stability and toxicity is in progress. progress.
Increasing evidence indicates that the production of nitric oxide (NO) by inducible NO synthase (NOS) is tightely regulated. Transforming growth factor-${\beta}$ (TGF-${\beta}$) is a homodimeric protein secreted during macrophage activation, but several lines of evidence suggest that TGF-${\beta}$ is selectively suppressive for macrophage NO production. We therefore reasoned that a strategy employing oligodeoxynucleotides(ODNs) complemently to TGF-${\beta}$ mRNA (antisense ODNs) might increase NO production in IFN-${\gamma}$-treated murine peritoneal macrophages. To evaluate this concept, we tested the effects of antisense ODNs targeted to TGF-${\beta}$ mRNA (25-mer ODNs complemently to TGF-${\beta}$mRNA sequences) by introducing it into the medium of cultured macrophages. Phosphorothiolation of ODNs were employed to retard their degradation. Antisense ODNs had no effect on NO production by itself, whereas IFN-${\gamma}$ alone had modest effect. When antisense ODNs were used in combination with IFN-${\gamma}$, there was a marked cooperative induction of NO production, These effects of antisense ODNs were associated with decreased TGF-${\beta}$ expression in activated macrophages. ODNs with the same nucleotides but a scrambled sequence had no effect. Adding anti-TGF-${\beta}$ antibodies to the IFN-${\gamma}$-treated macrophages mimicked the positive effect of antisense ODNs on NO production. In addition, the effects of either antisense ODNs or anti-TGF-${\beta}$ antibodies were blocked by adding TGF-${\beta}$ in cultured macrophages. These results indicate that the generation of TGF-${\beta}$ by activated macrophages provides a self-regulating mechanism by which the temporal and perhaps spatial production of NO, a reactive and potentially toxic mediator, can be finely regulated.
한국에서 분리된 전염성 조혈괴저바이러스(infectious hematopoietic necrosis virus, IHNV)인 IHNV-PRT의 non-viron(NV)단백질을 암호화하고 있는 cDNA를 클로닝하여 이들의 염기서열을 분석하였다. NV는 336bpzmrl의 open reading frame을 포함하였으며 이로부터 111개의 아미노산 서열을 외국에서 분리된 IHNV들과 비교 분석한 결과 90-95%의 상동성을 보였다. 이러한 사실은 INHV의 NV단백질 유전자들은 IHNV의 strain에 관계없이 매우 보존되어 있음을 나타내준다. Northern blotting을 사용하여 NV의 발현을 측정한 결과 감염 후 20 시간분터 발현이 증가함을 확인 힐수 있었다. NV가 바이러스의 증식에 필요한지의 여부를 확인하기 위하여 바이러스 유전자의 antisense DNA를 사용하여 바이러스 증식 억제에 관한 실험을 수행하였다. Glycoprotein (G)의 antisense DNA를 처리한 경우 바이러스의 증식이 거의 억제된 반면 NV에 대한 antisense DNA를 처리한 경우 바이러스 증식에 거의 변화가 없었다. 이로부터 배양중인 세포가 있어서 NV는 증식에 필수적이지 않은 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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