Insulin-like growth factor II (IGF2) and H19 genes are mutually imprinted genes which may be responsible for abnormalities in the cloned fetuses and offspring. This study was performed to identify putative differentially methylated regions (DMRs) of porcine H19 locus and to explore its genomic imprinting in in vitro fertilized (IVF) and somatic cell nuclear transferred (SCNT) embryos. Based on mice genomic data, we identified DMRs on H19 and found porcine H19 DMRs that included three CTCF binding sites. Methylation patterns in IVF and SCNT embryos at the 2-, 4-, $8{\sim}16$-cells and blastocyst stages were analyzed by BS (Bisulfite Sequencing)-PCR. The CpGs in CTCF1 was significantly unmethylated in the 2-cell stage IVF embryos. However, the 4- (29.1%) and $8{\sim}16$-cell (68.2%) and blastocyst (48.2%) stages showed higher methylation levels (p<0.01). On the other hand, SCNT embryos were unmethylayted ($0{\sim}2%$) at all stages of development. The CpGs in CTCF2 showed almost unmethylation levels at the 2-,4- and $8{\sim}16$-cell and blastocyst stages of development in both IVF ($0{\sim}14.1%$) and SCNT ($0{\sim}6.4%$) embryos. At all stages of development, CTCF3 was unmethylated in IVF ($0{\sim}17.3%$) and SCNT ($0{\sim}1.2%$) embryos except at the blastocyst stage (54.5%) of IVF embryos. In conclusion, porcine SCNT embryos showed an aberrant methylation pattern comprised to IVF embryos. Therefore, we suggest that the aberrant methylation pattern of H19 loci may be a reason for increased abnormal fetus after embryo transfer of porcine SCNT embryos.
Methylation of DNA 5-cytosine in mammalian early embryo affects great deal in nuclear reprogramming and chromatin remodeling of developing embryo. Current efforts to clone and produce cloned animals including transgenic animals face various problems including low birth rate, irregular development, and so on. In this report, cDNA for the one of house keeping methyltransfcrase, Dnmt1 was cloned from bovine somatic tissues and was analyzed for its nucleotide sequences to investigate the structure and function of the gene in bovine early development. Nucleotide sequence of bovine Dnmt1 homologue showed 76.8% identity with that of human Dnmtl and 66.4% with mouse Dnmt1. Translated amino acid sequence showed 88.4% homology with human homologue and 75.8% homology with mouse counterpart. Three types of Dnmt1 are reported in mouse and human, and are likely present in bovine tissues. Understanding of role of Dnmt1 in bovine development may shed a light in the field of animal, especially bovine cloning.
Chronic alcohol and tobacco abuse plays a crucial role in the development of different liver associated disorders. Intake promotes the generation of reactive oxygen species within hepatic cells exposing their DNA to continuous oxidative stress which finally leads to DNA damage. However in response to such damage an entangled protective repair machinery comprising different repair proteins like ATM, ATR, H2AX, MRN complex becomes activated. Under abnormal conditions the excessive reactive oxygen species generation results in genetic predisposition of various genes (as ADH, ALDH, CYP2E1, GSTT1, GSTP1 and GSTM1) involved in xenobiotic metabolic pathways, associated with susceptibility to different liver related diseases such as fibrosis, cirrhosis and hepatocellular carcinoma. There is increasing evidence that the inflammatory process is inherently associated with many different cancer types, including hepatocellular carcinomas. The generated reactive oxygen species can also activate or repress epigenetic elements such as chromatin remodeling, non-coding RNAs (micro-RNAs), DNA (de) methylation and histone modification that affect gene expression, hence leading to various disorders. The present review provides comprehensive knowledge of different molecular mechanisms involved in gene polymorphism and their possible association with alcohol and tobacco consumption. The article also showcases the necessity of identifying novel diagnostic biomarkers for early cancer risk assessment among alcohol and tobacco users.
This research was intended to delve into the diversity of life phenomenon and its characteristics. First of all, this research gave real examples to compare the differences in men's health, disease, and longevity in order to confirm the existence of diversity of life phenomenon. In addition, it also studied the process and mechanism of manifestation of life phenomenon, as well as the influence and problems of existing studies' results and implications. The results are as follow. 1. Differences in health, diseases, and longevity were very big and diverse in researches on different races, nations, ages, socioeconomic status, positions, and even (monozygotic) twins. 2. The basic foundation of all organisms is DNA, and environmental factors change DNA methylation and the structure of chromatin by constantly influencing DNA. Due to this, the manifestation, control, and phenotype of DNA change, resulting in diversified life phenomenon. Therefore, it is the environmental factors, not DNA, that has more influence on the diversity of life. 3. Looking at available studies, the most reasonable perspective on human requires focusing on the diversity of life phenomenon, holistic thinking, and reversible change instead of irreversible determinism. Considerable differences in life phenomenon between entities require a change in malformed perspective on life. Public health and medicine deals with live human beings, a more precise and accurate perspective on life is very important. Because management methods of health and disease, such as structure and approaches of medical research, prevention and cure, must be different by life perspectives.
DNA methylation is a regulatory mechanism in epigenetics that is frequently altered during human carcinogenesis. To detect critical methylation events associated with gastric cancer (GC), we compared three DNA methylomes from gastric mucosa (GM), intestinal metaplasia (IM), and gastric tumor (GT) cells that were microscopically dissected from an intestinal-type early gastric cancer (EGC) using methylated DNA binding domain sequencing (MBD-seq) and reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) analysis. In this study, we focused on differentially methylated promoters (DMPs) that could be directly associated with gene expression. We detected 2,761 and 677 DMPs between the GT and GM by MBD-seq and RRBS, respectively, and for a total of 3,035 DMPs. Then, 514 (17%) of all DMPs were detected in the IM genome, which is a precancer of GC, supporting that some DMPs might represent an early event in gastric carcinogenesis. A pathway analysis of all DMPs demonstrated that 59 G protein-coupled receptor (GPCR) genes linked to the hypermethylated DMPs were significantly enriched in a neuroactive ligand-receptor interaction pathway. Furthermore, among the 59 GPCRs, six GI hormone receptor genes (NPY1R, PPYR1, PTGDR, PTGER2, PTGER3, and SSTR2) that play an inhibitory role in the secretion of gastrin or gastric acid were selected and validated as potential biomarkers for the diagnosis or prognosis of GC patients in two cohorts. These data suggest that the loss of function of gastrointestinal (GI) hormone receptors by promoter methylation may lead to gastric carcinogenesis because gastrin and gastric acid have been known to play a role in cell differentiation and carcinogenesis in the GI tract.
Mesenchymal stem cells (MSCs) are characterized by their multipotency capacity, which allows them to differentiate into diverse cell types (bone, cartilage, fat, tendon, and neuron-like cells) and secrete a variety of trophic factors (ANG, FGF-2, HGF, IGF-1, PIGF, SDF-1α, TGF-β, and VEGF). MSCs can be easily isolated from human bone-marrow, fat, and umbilical-cord tissues. These features indicate that MSCs might be of use in stem-cell therapy. However, MSCs undergo cellular senescence during long-term expansion, and this is accompanied by functional declines in stem-cell potency. In the human body, because of their senescence and declines in their microenvironmental niches stem cells fail to maintain tissue homeostasis, and as a result, senescent cells accumulate in tissues. This can lead to age-related diseases, including degenerative disorders and cancers. Recent studies suggest that the number of histone modifications to stem cells’ genomes and aberrant alterations to their DNA methylation increase as stem cells progress into senescence. These epigenetic alterations have been partly reversed with treatments in which DNA methyltransferase (DNMT) inhibitors or histone deacetylase (HDAC) inhibitors are introduced into replicative senescent-MSCs. This review focuses on epigenetic alteration in replicative senescent-MSCs and explains how epigenetic modifications are widely associated with stem-cell senescences such as differentiation, proliferation, migration, calcium signaling, and apoptosis.
Park, Moon-Taek;Kim, Sung-Dae;Han, Yu Kyeong;Hyun, Jin Won;Lee, Hae-June;Yi, Joo Mi
Biomolecules & Therapeutics
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v.30
no.1
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pp.80-89
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2022
The targeting of DNA methylation in cancer using DNA hypomethylating drugs has been well known to sensitize cancer cells to chemotherapy and immunotherapy by affecting multiple pathways. Herein, we investigated the combinational effects of DNA hypomethylating drugs and ionizing radiation (IR) in human sarcoma cell lines both in vitro and in vivo. Clonogenic assays were performed to determine the radiosensitizing properties of two DNA hypomethylating drugs on sarcoma cell lines we tested in this study with multiple doses of IR. We analyzed the effects of 5-aza-dC or SGI-110, as DNA hypomethylating drugs, in combination with IR in vitro on the proliferation, apoptosis, caspase-3/7 activity, migration/invasion, and Western blotting using apoptosis- or autophagy-related factors. To confirm the combined effect of DNA hypomethylating drugs and IR in our in vitro experiment, we generated the sarcoma cells in nude mouse xenograft models. Here, we found that the combination of DNA hypomethylating drugs and IR improved anticancer effects by inhibiting cell proliferation and by promoting synergistic cell death that is associated with both apoptosis and autophagy in vitro and in vivo. Our data demonstrated that the combination effects of DNA hypomethylating drugs with radiation exhibited greater cellular effects than the use of a single agent treatment, thus suggesting that the combination of DNA hypomethylating drugs and radiation may become a new radiotherapy to improve therapeutic efficacy for cancer treatment.
AquI DNA methyltransferase, M.AquI, catalyses the transfer of a methyl group from S-adenosyl-L-methionine to the C5 position of the outermost deoxycytidine base in the DNA sequence 5'CYCGRG3'. M.AquI is encoded by two overlapping ORFs (termed $\alpha$ and $\beta$) instead of the single ORF that is customary for Class II methyltransferase genes. The structural organization of the M.AquI protein sequence is quite similar to that of other bacterial C5-DNA methyltransferases. Ten conserved motifs are also present in the correct order, but only on two polypeptides. We separately subcloned the genes that encode the $\alpha$ and $\beta$ subunits of M.AquI into expression vectors. The overexpressed His-fusion $\alpha$ and $\beta$ subunits of the enzyme were purified to homogeneity in a single step by Nickel-chelate affinity chromatography. The purified recombinant proteins were assayed for biological activity by an in vitro DNA tritium transfer assay. The $\alpha$ and $\beta$ subunits of M.AquI alone have no DNA methyltransferase activity, but when both subunits are included in the assay, an active enzyme that catalyses the transfer of the methyl group from S-adenosyl-L-methionine to DNA is reconstituted. We also showed that the $\beta$ subunit alone contains all of the information that is required to generate recognition of specific DNA duplexes in the absence of the $\alpha$ subunit.
Katna, Anna;Boratynski, Robert;Furmanek-Blaszk, Beata;Zolcinska, Natalia;Sektas, Marian
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.20
no.1
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pp.30-38
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2010
The contribution of a type II restriction-modification system (R-M system) to genome integrity and cell viability was investigated. We established experimental conditions that enabled the achievement of hemimethylated and unmethylated states for the specific bases of the recognition sequences of the host's DNA. To achieve this, we constructed the MboII R-M system containing only one (i.e., M2.MboII) out of two functional MboII methyltransferases found in Moraxella bovis. Using the incomplete R-M system, we were able to perturb the balance between methylation and restriction in an inducible manner. We demonstrate that upon the SOS-induced DNA repair in mitomycin C treated cells, restriction significantly reduces cell viability. Similar results for the well-studied wild-type EcoRI R-M system, expressed constitutively in Escherichia coli, were obtained. Our data provide further insights into the benefits and disadvantages of maintaining of a type II R-M system, highlighting its impact on host cell fitness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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