• Molecules and Cells
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• 제38권5호
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• pp.452-456
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• 2015

Obesity is the fifth leading risk for death globally, and a significant challenge to global health. It is a common, complex, non-malignant disease and develops due to interactions between the genes and the environment. DNA methylation can act as a downstream effector of environmental signals; analysis of this process therefore holds substantial promise for identifying mechanisms through which genetic and environmental factors jointly contribute to disease risk. To assess the effects of excessive weight and obesity on gene-specific methylation levels of promoter regions, we determined the methylation status of four genes involved in inflammation and oxidative stress [interleukin 6 (IL6), tumor necrosis factor ${\alpha}$ ($TNF{\alpha}$), mitochondrial transcription factor A (TFAM), and glucose transport 4 (GLUT4)] in blood cell-derived DNA from healthy women volunteers with a range of body mass indices (BMIs) by methylation-specific PCR. Interestingly, the samples from obese individuals ($BMI{\geq}30kg/m^2$) showed significantly increased hypermethylation for IL6 gene compared to normal weight ($BMI<23kg/m^2$) and overweight sample ($23kg/m^2{\leq}BMI<30kg/m^2$) (P = 0.034 and P = 0.026). However there was no statistically significant difference in promoter methylation of the other 3 genes between each group. These findings suggest that aberrant DNA methylation of IL6 gene promoter may play an important role in the etiology and pathogenesis of obesity and IL6 methylation could be used as molecular biomarker for obesity risk assessment. Further studies are required to elucidate the potential mechanisms underlying this relationship.

• Molecules and Cells
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• 제39권12호
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• pp.888-897
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• 2016

Stable expression of Foxp3 is ensured by demethylation of CpG motifs in the Foxp3 intronic element, the conserved non-coding sequence 2 (CNS2), which persists throughout the lifespan of regulatory T cells (Tregs). However, little is known about the mechanisms on how CNS2 demethylation is sustained. In this study, we found that Ten-Eleven-Translocation (Tet) DNA dioxygenase protects the CpG motifs of CNS2 from re-methylation by DNA methyltransferases (Dnmts) and prevents Tregs from losing Foxp3 expression under inflammatory conditions. Upon stimulation of Tregs by interleukin-6 (IL6), Dnmt1 was recruited to CNS2 and induced methylation, which was inhibited by Tet2 recruited by IL2. Tet2 prevented CNS2 re-methylation by not only the occupancy of the CNS2 locus but also by its enzymatic activity. These results show that the CNS2 methylation status is dynamically regulated by a balance between Tets and Dnmts which influences the expression of Foxp3 in Tregs.

• BMB Reports
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• 제55권11호
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• pp.541-546
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• 2022

The repair of DNA double-strand breaks (DSBs) by homologous recombination (HR) is crucial for maintaining genomic integrity and is involved in numerous fundamental biological processes. Post-translational modifications by proteins play an important role in regulating DNA repair. Here, we report that the methyltransferase SET7 regulates HR-mediated DSB repair by methylating TIP60, a histone acetyltransferase and tumor suppressor involved in gene expression and protein stability. We show that SET7 targets TIP60 for methylation at K137, which facilitates DSB repair by promoting HR and determines cell viability against DNA damage. Interestingly, TIP60 demethylation is catalyzed by LSD1, which affects HR efficiency. Taken together, our findings reveal the importance of TIP60 methylation status by SET7 and LSD1 in the DSB repair pathway.

• Molecules and Cells
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• 제25권2호
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• pp.211-215
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• 2008

To gain a better understanding of the methylation imprinting changes associated with heat stress in early development, we used bisulfite sequencing and bisulfite restriction analysis to examine the DNA methylation status of imprinted genes in early embryos (blastocysts). The paternal imprinted genes, H19 and Igf-2r, had lower methylation levels in heat-stressed embryos than in control embryos, whereas the maternal imprinted genes, Peg3 and Peg1, had similar methylation pattern in heat-stressed embryos and in control embryos. Our results indicate that heat stress may induce aberrant methylation imprinting, which results in developmental failure of mouse embryos, and that the effects of heat shock on methylation imprinting may be gene-specific.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권7호
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• pp.3213-3222
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• 2016

Background: Methyl donor status influences DNA stability and DNA methylation although little is known about effects on DNA methyltransferases. The aim of this study was to determine whether methyl-donor status influences DNA methyltransferase (Dnmt) gene expression in cervical cancer cells, and if so, whether there are associated effects on global DNA methylation. Materials and Methods: The human cervical cancer cell line, C4-II, was grown in complete medium and medium depleted of folate (F-M+) and folate and methionine (F-M-). Growth rate, intracellular folate, intracellular methionine and homocysteine in the extracellular medium were measured to validate the cancer cell model of methyl donor depletion. Dnmt expression was measured by qRT-PCR using relative quantification and global DNA methylation was measured using a flow cytometric method. Results: Intracellular folate and methionine concentrations were significantly reduced after growth in depleted media. Growth rate was also reduced in response to methyl donor depletion. Extracellular homocysteine was raised compared with controls, indicating disturbance to the methyl cycle. Combined folate and methionine depletion led to a significant down-regulation of Dnmt3a and Dnmt3b; this was associated with an 18% reduction in global DNA methylation compared with controls. Effects of folate and methionine depletion on Dnmt3a and 3b expression were reversed by transferring depleted cells to complete medium. Conclusions: Methyl donor status can evidently influence expression of Dnmts in cervical cancer cells, which is associated with DNA global hypomethylation. Effects on Dnmt expression are reversible, suggesting reversible modulating effects of dietary methyl donor intake on gene expression, which may be relevant for cancer progression.

• 한국응용곤충학회지
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• 제54권4호
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• pp.359-367
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• 2015

곤충 생리현상의 가소성은 후생유전적 변화와 밀접하게 관련을 지을 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 광식성인 파밤나방(Spodoptera exigua)을 대상으로 상이한 먹이 조건에 따라 이 곤충의 발육과 DNA 메틸화에 영향을 주는 지 분석하였다. 동일한 코호트로 부터 얻은 갓 부화한 유충을 최종령에 이르기까지 세 가지 다른 먹이(대파, 배추, 인공사료)로 섭식 처리하였다. 이 결과 상이한 먹이 조건에 따라 유충발육속도, 용화율 및 우화율에서 뚜렷한 차이를 보였다. 인공사료로 사육된 유충이 가장 빠른 유충발육속도와 높은 용화율 및 우화율을 나타냈다. 반면에 두 자연 기주 가운데는 대파가 배추에 비해 파밤나방 발육에 양호하였다. 이러한 먹이에 따른 변이는 혈림프 단백질 및 혈당에서도 차이가 나타났다. 또한 발육과 연계되었을 것으로 추정되는 인슐린유사펩타이드(SeILP1) 유전자의 발현 정도도 먹이조건에 따라 상이했다. 단일항체를 이용하여 파밤나방 게놈 DNA의 시토신 메틸화를 분석한 결과 이 부위에 DNA 메틸화가 검출되었으며, 메틸화 정도는 먹이 조건에 따라 상이했다. 이 결과들은 동일 집단의 파밤나방이 상이한 먹이 조건에 따라 발육차이를 나타내고 또한 시토신 메틸화에 변이를 보여 이 곤충의 생리적 가소성에 후생유전적 인자가 작용하고 있는 것을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1536-1544
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• 2018

우울증은 심각하며 재발하는 흔한 정신질환이다. 우울증은 환경 요인과 유전 요인, 그리고 신경생물학적 체계의 구조 및 기능의 변화로 발병한다. 후성유전학적 변화가 우울증과 관련 된다는 여러 연구들이 보고되었다. 후성 유전은 환경 요인이 크로마틴 구조를 변화시켜 DNA 염기 서열 변화 없이 유전자 발현을 조절하는 기전으로 설명된다. DNA 메틸화와 히스톤 아세틸화 및 메틸화를 포함하고 있는 히스톤 변형이 주요 후성유전기전으로 알려져 있다. 우울증 동물모델연구에서는 생애 초기 스트레스 같은 스트레스 환경이 게놈에 지속적으로 후성유전표지를 남기게 되고 이로 인해 유전자 발현이 변화되고 결국 성체가 되었을 때 신경 기능이나 행동 기능에 영향을 미치게 된다고 설명하고 있다. BDNF는 우울증과 관련된 대표적인 유전자로 알려져 있다. 설치류가 출생 전, 후, 그리고 성체 기간에 스트레스에 노출되면 해마에서 BDNF 유전자의 히스톤 변형과 DNA 메틸화 패턴이 변화되고 이로 인해 BDNF 발현이 변화된다. 이러한 과정은 불안과 우울 행동에도 영향을 미치게 된다. 본 종설에서는 BDNF 유전자의 히스톤 변형 및 DNA 메틸화와 같은 우울증 발병에 관여하는 후성유전기전의 최신 지견에 대해 논의하여 우울증 치료의 새로운 타겟 개발에 도움이 되고자 한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제35권2호
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• pp.133-140
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• 2008

DNA와 histone 단백질의 변형은 식물 발달에 상당히 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 식물 조직 배양 및 식물 발달 단계에서 methylation의 영향을 알아보고자 벼 종자로부터 캘러스 형성 및 식물체 재분화 단계에서 demethylation 물질인 5-azacytidine을 처리하여 유전자 발현 양상을 분석하였다. 식물체로의 재분화 능력이 있는 벼 배상체 캘러스는 5-azaC가 첨가된 H6A 배지에서는 형성되지 않았으며 갈색을 띠는 캘러스가 형성되었다. 또한 정상적인 캘러스를 5-azaC가 첨가된 MSRA 재분화 배지에서 배양했을 때도 대조구와는 달리 식물체 재분화는 이루어지지 않았다. 이러한 결과는 5-azaC가 정상적인 배상체 캘러스 및 shoot 분화에 부정적인 영향을 미친다는 것을 나타냈으며 따라서 DNA methylation이 식물 조직배양에서의 정상적인 세포 dedifferentiation과 differentiation에 필수 요인이라는 것을 알 수 있었다. 벼 캘러스 형성 및 재분화 과정 동안의 methylation 영향을 알아보고자 각 단계별로 5-azaC를 처리 후 $GeneFishig^{TM}$ DEG와 DNA chip을 사용하여 유전자 발현 양상을 분석하였다. Epigenetic regulation, 전자전달, 핵산대사, 스트레스 반응에 관여하는 일부 유전자들의 발현이 증가하거나 감소하는 것을 알 수 있었다. 발현 차이가 있는 일부 유전자를 클로닝하여 확인하였고 RT-PCR 및 northern 분석으로 각 단계에서의 발현 차이를 할인하였다.

• 원예과학기술지
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• 제32권3호
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• pp.366-374
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• 2014

이배체 탱자로부터 자연적으로 발생한 동질 사배체 탱자의 수체 형질 관련 표현형 및 유전체 메틸화 변이 정도를 분석하여 후성 유전의 하나인 유전체 메틸화가 동질 사배체의 표현형 변이의 요인으로 작용할 수 있음을 구명하고자 본 실험을 수행하였다. 이배체 탱자에서 유래된 14주의 사배체 탱자로부터 염색체를 분석하여 이수성이 없는 2n = 4X = 36 식물체로 확인하였다. CMA 핵형 분석 결과 염색체가 배가된 동질 사배체임을 확인할 수 있었다. 동질 사배체에서 수고, 수폭, 원가지 수, 원가지 길이, 분지 각도, 마디 길이, 잎의 특성 등 동질 사배체 수체 표현형에 있어서 상당한 변이가 나타남을 확인하였다. 또한 동질 사배체 광합성률에는 큰 차이는 없었지만, SPAD 값에 의한 엽록소 지수에 있어서도 표현형이 다양하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 그 외에도 기공 밀도와 공변 세포 길이에 있어서 광범위하게 변이가 관찰되는 것을 알 수 있었다. Global cytosine DNA 메틸화를 분석한 결과 개체 간 메틸화 정도에 차이가 존재함을 알 수 있었다. 동질 사배체 탱자 14주의 절반이 이배체 탱자의 메틸화와 비교하였을 때 2배 이상으로 나타난 것을 확인하였다. 본 연구 결과 동질 사배체에서 나타나는 수체형질 변이가 gene redundency를 줄이기 위한 global cytosine DNA 메틸화와 관계될 수 있음을 확인하였다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제7권2호
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• pp.61-68
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• 2003

포유동물의 초기 발생과정 중 접합체가 전능성이나 다능성을 가지기 위해서는 전반적인 DNA 메틸화를 포함하는 후성 유전학적 리프로그래밍의 복잡한 과정을 거쳐야만 한다. 본 연구팀에서는 공여핵의 후성 유전학적 리프로그래밍 과정을 조사하기 위하여 소 복제수정란에서 메틸화 양상을 분석하였다. 복제수정란의 비정상적인 메틸화 양상이 다양한 반복염기서열에서 관찰되었지만 single-copy유전자들의 염기서열은 정상적인 메틸화 양상을 보여주었다. 전반적으로 복제수정란의 전반적인 메틸화 상태는 정상수정란과 완전히 다른 양상을 보여주었다. 또한 복제 배반포의 영양외배엽세포에서 특이적으로 높은 메틸화 수준은 현 복제동물에서 빈번히 나타나는 불완전한 태반형성에 작용할 수 있을 것이다. 결론적으로 복제수정란의 비정상적 발생은 공여핵의 불완전한 후성 유전학적 리프로그래밍에 기인할 수 있다는 사실을 제시하게 되었다. 이러한 공여핵의 후성 유전학적 과정의 이해는 복제수정란의 비정상적 발생을 보다 분명히 밝힐 수 있을 것이다.