We established an efficient transformation method for thermophile Geobacillus kaustophilus HTA426 using conjugative transfer from Escherichia coli of host-mimicking plasmids that imitate DNA methylation of strain HTA426 to circumvent its DNA restriction barriers. Two conjugative plasmids, pSTE33T and pUCG18T, capable of shuttling between E. coli and Geobacillus spp., were constructed. The plasmids were first introduced into E. coli BR408, which expressed one inherent DNA methylase gene (dam) and two heterologous methylase genes from strain HTA426 (GK1380-GK1381 and GK0343-GK0344). The plasmids were then directly transferred from E. coli cells to strain HTA426 by conjugative transfer using pUB307 or pRK2013 as a helper plasmid. pUCG18T was introduced very efficiently (transfer efficiency, $10^{-5}-10^{-3}\;recipient^{-1}$). pSTE33T showed lower efficiency ($10^{-7}-10^{-6}\;recipient^{-1}$) but had a high copy number and high segregational stability. Methylase genes in the donor substantially affected the transfer efficiency, demonstrating that the host-mimicking strategy contributes to efficient transformation. The transformation method, along with the two distinguishing plasmids, increases the potential of G. kaustophilus HTA426 as a thermophilic host to be used in various applications and as a model for biological studies of this genus. Our results also demonstrate that conjugative transfer is a promising approach for introducing exogenous DNA into thermophiles.
노인에게서 두드러지게 나타나고 있는 저근육형 비만은 근육감소를 동반한 체지방의 증가로 신체상의 뚜렷한 체성분의 변화를 야기 시킨다. 이때 골감소증을 동반하여 신체기능의 감소 및 골절장애 그리고 대사성 관련 질환의 위험도가 올라가는 것으로 보고되고 있다. 노화로 인한 체성분의 변화는 단순한 저근육형일 경우와 비만일 때 보다 급격히 증가된 복부내장 지방조직에서 분비되는 염증성 사이토카인, C-반응성 단백질(CRP), 인터루킨(IL)-6, IL-8 및 종양 괴사 인자(TNF-${\alpha}$)들이 단백질 대사를 저해하여 근육량의 감소를 더욱 촉진시키며, 염증관련 대사질환의 유병률에 중요한 요인이다. 본 연구에서는 DNA 메틸화가 당뇨병, 심혈관질환, 암과 같은 만성염증성 질환에 관계하고 있다는 최근 연구 결과를 기초로 하여 항염증 영양소와 생리활성을 갖는 식품인자들의 충분한 섭취가 염증조절에 중요하게 기여할 것으로 생각되며, 또한 염증성 질환의 주요 표식자인 DNA 메틸화와 히스톤 변형을 유발하는 효소의 활성 또는 비 암호화된 RNA의 발현을 조절함으로써 근육량 증가와 체지방 감소에 중요한 역할을 하는 것을 살펴보았다. 따라서 최근 새롭게 인식되는 후생유전학적 연구의 중심에 있는 항염증 영양소의 효과와 체성분 변화와의 긍정적 관계를 중심으로 저근육형 비만의 예방 및 인구고령화에 건강한 노화를 위한 효과적인 방법을 제시하였다.
The E6-associated protein (E6AP) is known to induce the ubiquitination and proteasomal degradation of HCV core protein and thereby directly impair capsid assembly, resulting in a decline in HCV replication. To counteract this anti-viral host defense system, HCV core protein has evolved a strategy to inhibit E6AP expression via DNA methylation. In the present study, we further explored the mechanism by which HCV core protein inhibits E6AP expression. HCV core protein upregulated both the protein levels and enzyme activities of DNA methyltransferase 1 (DNMT1), DNMT3a, and DNMT3b to inhibit E6AP expression via promoter hypermethylation in HepG2 cells but not in Hep3B cells, which do not express p53. Interestingly, p53 overexpression alone in Hep3B cells was sufficient to activate DNMTs in the absence of HCV core protein and thereby inhibit E6AP expression via promoter hypermethylation. In addition, upregulation of p53 was absolutely required for the HCV core protein to inhibit E6AP expression via promoter hypermethylation, as evidenced by both p53 knockdown and ectopic expression experiments. Accordingly, levels of the ubiquitinated forms of HCV core protein were lower in HepG2 cells than in Hep3B cells. Based on these observations, we conclude that HCV core protein evades ubiquitin-dependent proteasomal degradation in a p53-dependent manner.
Background: Transcription factor FOXP3 characterizes the thymically derived regulatory T cells. FOXP3 is expressed by cancer cell itself and FOXP3 expression was induced by TGF-${\beta}$ treatment in pancreatic cancer cell line. However, the expression of FOXP3 expression is not well known in patients with lung cancer. This study was conducted to investigate the expression of FOXP3 in patients with lung cancer and to investigate the regulation of FOXP3 expression by the treatment of TGF-${\beta}$ and DNA methyltransferase inhibitor in lung cancer cell lines. Methods: FOXP3 expression in the tissue of patients with resected non-small cell lung cancer (NSCLC) was evaluated by immunohistochemistry. The regulation of FOXP3 expression was investigated by Western blot and RT-PCR after lung cancer cell lines were stimulated with TGF-${\beta}1$ and TGF-${\beta}2$. The regulation of FOXP3 expression was also investigated by RT-PCR and flow cytometry after lung cancer cell lines were treated with DNA methyltransferase inhibitor (5-AZA-dC). Results: FOXP3 expression was confirmed in 27% of patients with NSCLC. In NCI-H460 cell line, TGF-${\beta}2$ decreased FOXP3 mRNA and protein expressions. In A549 cell line, both TGF-${\beta}1$ and TGF-${\beta}2$ decreased FOXP3 mRNA and protein expressions. 5-AZA-dC increased FOXP3 mRNA expression in NCI-H460 and A549 cell lines. Moreover, 5-AZA-dC increased intracellular FOXP3 protein expression in A549 cell lines. Conclusion: It was shown that FOXP3 is expressed by cancer cell itself in patients with NSCLC. Treatment of TGF-${\beta}2$ and DNA methyltransferase inhibitor seems to be associated with the regulation of FOXP3 expression in lung cancer cell lines.
Epigenetic events like DNA methylation and histone modification can alter heritable phenotypes. Zinc is required for the activity of various epigenetic enzymes, such as DNA methyltransferases (DNMTs), histone acetyltransferases (HATs), histone deacetylases (HDACs), and histone demethylases, which possess several zinc binding sites. Thus, the dysregulation of zinc homeostasis can lead to epigenetic alterations. Zinc homeostasis is regulated by Zinc Transporters (ZnTs), Zrt- and Irt-like proteins (ZIPs), and the zinc storage protein metallothionein (MT). Recent advances revealed that ZIPs modulate epigenetics. ZIP10 deficiency was found to result in reduced HATs, confirming its involvement in histone acetylation for rigid skin barrier formation. ZIP13 deficiency, which is associated with Spondylocheirodysplastic Ehlers-Danlos syndrome (SCD-EDS), increases DNMT activity, leading to dysgenesis of dermis via improper gene expressions. However, the precise molecular mechanisms remain to be elucidated. Future molecular studies investigating the involvement of zinc and its transporters in epigenetics are warranted.
Heterochromatin protein 1 (HP1) was first described in Drosophila melanogaster as a heterochromatin associated protein with dose-dependent effect on gene silencing. The HP1 family is evolutionarily highly conserved and there are multiple members within the same species. The multi-functionality of HP1 reflects its ability to interact with diverse nuclear proteins, ranging from histones and transcriptional co-repressors to cohesion and DNA replication factors. As its name suggests, HP1 is well-known as a silencing protein found at pericentromeres and telomeres. In contrast to previous views that heterochromatin is transcriptionally inactive; noncoding RNAs transcribed from heterochromatic DNA repeats regulates the assembly and function of heterochromatin ranging from fission yeast to animals. Moreover, more recent progress has shed light on the paradoxical properties of HP1 in the nucleus and has revealed, unexpectedly, its existence in the euchromatin. Therefore, HP1 proteins might participate in both transcription repression in heterochromatin and euchromatin.
The advancement in high-throughput sequencing (HTS) technology has revolutionized the field of biology, including genomics, epigenomics, transcriptomics, and metagenomics. This technology has become a crucial tool in many areas of research, allowing scientists to generate vast amounts of genetic data at a much faster pace than traditional methods. With this increased speed and scale of data generation, researchers can now address critical questions and gain new insights into the inner workings of living organisms, as well as the underlying causes of various diseases. Although the first HTS technology have been introduced about two decades ago, it can still be challenging for those new to the field to understand and use effectively. This review aims to provide a comprehensive overview of commonly used HTS technologies these days and their applications in terms of genome sequencing, transcriptome, DNA methylation, DNA-protein interaction, chromatin accessibility, three-dimensional genome organization, and microbiome.
DNA methylation is one of the most extensively studied epigenetic regulatory mechanisms, known to play crucial roles in various organisms. It has been implicated in the regulation of gene expression and chromatin changes, ranging from global alterations during cell state transitions to locus-specific modifications. 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) is produced by a major oxidation, from 5-methylcytosine (5mC), catalyzed by the ten-eleven translocation (TET) enzymes, and is gradually being recognized for its significant role in genome regulation. With the development of state-of-the-art experimental techniques, it has become possible to detect and distinguish 5mC and 5hmC at base resolution. Various techniques have evolved, encompassing chemical and enzymatic approaches, as well as third-generation sequencing techniques. These advancements have paved the way for a thorough exploration of the role of 5hmC across a diverse array of cell types, from embryonic stem cells (ESCs) to various differentiated cells. This review aims to comprehensively report on recent techniques and discuss the emerging roles of 5hmC.
Kim Jeong-Hwan;Lee Kyung-Tae;Kim Hyung-Chul;Yang Jin-Ok;Hahn Yoon-Soo;Kim Sang-Soo;Kim Seon-Young;Yoo Hyang-Sook;Kim Yong-Sung
Genomics & Informatics
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v.4
no.1
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pp.1-10
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2006
Epigenetic alterations are common features of human solid tumors, though global DNA methylation has been difficult to assess. Restriction Landmark Genomic Scanning (RLGS) is one of technology to examine epigenetic alterations at several thousand Notl sites of promoter regions in tumor genome. To assess sequence information for Notl sequences in RLGS gel, we cloned 1,161 unique Notl-linked clones, compromising about 60% of the spots in the soluble region of RLGS profile, and performed BLAT searches on the UCSC genome server, May 2004 Freeze. 1,023 (88%) unique sequences were matched to the CpG islands of human genome showing a large bias of RLGS toward identifying potential genes or CpG islands. The cloned Notl-loci had a high frequency (71%) of occurrence within CpG islands near the 5' ends of known genes rather than within CpG islands near the 3' ends or intragenic regions, making RLGS a potent tool for the identification of gene-associated methylation events. By mixing RLGS gels with all Notl-linked clones, we addressed 151 Notl sequences onto a standard RLGS gel and compared them with previous reports from several types of tumors. We hope our sequence information will be useful to identify novel epigenetic targets in any types of tumor genome.
Kim, Hong-Rye;Han, Rong-Xun;Diao, Yun-Fei;Park, Chang-Sik;Jin, Dong-Il
BMB Reports
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v.44
no.8
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pp.535-540
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2011
Reprogramming errors, which appear frequently in cloned animals, are reflected by aberrant gene expression. We previously reported the aberrant expression of TIMP-2 and PBEF in cloned placenta and differential expression of PBEF genes during pregnancy. To examine the epigenetic modifications that regulate dynamic gene expression in developing placentae, we herein analyzed the mRNA and protein expression levels of PBEF and TIMP-2 in the placentae of normal mice during pregnancy and then examined potential correlations with epigenetic modifications. DNA methylation pattern analysis revealed no difference, but ChIP assays using antibodies against H3-K9/K14 and H4-K5 histone acetylation revealed that the H3-K9/K14 acetylation levels, but not the H4-K5 acetylation levels, of the TIMP-2 and PBEF loci were significantly correlated with their gene expression levels during placentation in normal mice. These results suggest that epigenetic changes may regulate gene expression level in the developing placentae of normal mice and that inappropriate epigenetic reprogramming might be one cause of the abnormal placentae seen in cloned animals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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