Kim, Woonsu;Park, Hyesun;Seo, Kang-Seok;Seo, Seongwon
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.31
no.1
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pp.3-12
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2018
Objective: DNA methylation plays a major role in regulating the expression of genes related to traits of economic interest (e.g., weight gain) in livestock animals. This study characterized and investigated the functional inferences of genome-wide DNA methylome in the loin (longissimus dorsi) muscle (LDM) of swine. Methods: A total of 8.99 Gb methylated DNA immunoprecipitation sequence data were obtained from LDM samples of eight Duroc pigs (four pairs of littermates). The reference pig genome was annotated with 78.5% of the raw reads. A total of 33,506 putative methylated regions (PMR) were identified from methylated regions that overlapped at least two samples. Results: Of these, only 3.1% were commonly observed in all eight samples. DNA methylation patterns between two littermates were as diverse as between unrelated individuals (p = 0.47), indicating that maternal genetic effects have little influence on the variation in DNA methylation of porcine LDM. The highest density of PMR was observed on chromosome 10. A major proportion (47.7%) of PMR was present in the repeat regions, followed by introns (21.5%). The highest conservation of PMR was found in CpG islands (12.1%). These results show an important role for DNA methylation in species- and tissue-specific regulation of gene expression. PMR were also significantly related to muscular cell development, cell-cell communication, cellular integrity and transport, and nutrient metabolism. Conclusion: This study indicated the biased distribution and functional role of DNA methylation in gene expression of porcine LDM. DNA methylation was related to cell development, cell-cell communication, cellular integrity and transport, and nutrient metabolism (e.g., insulin signaling pathways). Nutritional and environmental management may have a significant impact on the variation in DNA methylation of porcine LDM.
A PCR assay for the rapid detection of Vibrio vulnificus strains was developed using a virulence gene for elastase found in various Vibrio species. The DNA sequences in the elastase gene facilitated the identification of a species-specific probe for pathogenic V. vulnificus strains from both clinical and environmental sources. Using an elastase gene-based PCR reaction, a species-specific 507-bp PCR product was visualized by agarose gel electrophoresis. Three different DNA extraction methods were then compared to improve the simplicity and rapidity of detection. A PCR assay using the conventional DNA extraction or boiling method was able to detect as few as 25 V. vulnificus cells, making the detection limits at least 1-log-scale lower than that for the EDT A-treated DNA extraction method. In particular, the boiling method, which does not require purification of the chromosomal DNA, was very effective in terms of simple and rapid detection. Meanwhile, the detection limit in a mixed bacterial culture that included other bacteria, such as Escherichia coli or Bacillus subtilis, was two V. vulnificus cells, which was 1-log-scale lower than that for the control. Accordingly, when coupled with a new DNA extraction method, the elastase gene-based PCR can provide a rapid, specific, and sensitive method for identifying V. vulnificus in clinical and environmental samples.
To identify unintended vertical gene-transfer rates from the developed transgenic plants, rapid and unequivocal techniques are needed to identify event-specific markers based on flanking sequences around the transgene and to distinguish zygosity such as homo- and hetero-zygosity. To facilitate evaluation of zygosity, a polymerase chain reaction technique was used to analyze a transgenic pepper line B20 (homozygote), P915 wild type (null zygote), and their F1 hybrids, which were used as transgene contaminated plants. First, we sequenced the 3'-flanking region of the T-DNA (1,277 bp) in the transgenic pepper event B20. Based on sequence information for the 3'- and 5'-flanking region of T-DNA provided in a previous study, a primer pair was designed to amplify full length T-DNA in B20. We successfully amplified the full length T-DNA containing 986 bp from the flanking regions of B20. In addition, a 1,040 bp PCR product, which was where the T-DNA was inserted, was amplified from P915. Finally, both full length T-DNA and the 1,040 bp fragment were simultaneously amplified in the F1 hybrids; P915 ${\times}$ B20, Pungchon ${\times}$ B20, Gumtap ${\times}$ B20. In the present study, we were able to identify zygosity among homozygous transgenic event B20, its wild type P915, and hemizygous F1 hybrids. Therefore, this novel zygosity identification technique, which is based on PCR, can be effectively used to examine gene flow for transgenic pepper event B20.
Na, Yeon Kyung;Hong, Hae Sook;Lee, Duk Hee;Lee, Won Kee;Kim, Dong Sun
Molecules and Cells
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v.37
no.6
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pp.467-472
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2014
Obesity is known to be strongly associated with cardiovascular disease and cancer, the leading causes of mortality worldwide, and develops owing to interactions between genes and the environment. DNA methylation can act as a downstream effector of environmental signals, and analysis of this process therefore holds substantial promise for identifying mechanisms through which genetic and environmental factors jointly contribute to disease risk. Global DNA methylation of peripheral blood cells has recently been proposed as a potential biomarker for disease risk. Repetitive element DNA methylation has been shown to be associated with prominent obesity-related chronic diseases, but little is known about its relationship with weight status. In this study, we quantified the methylation of Alu elements in the peripheral blood DNA of 244 healthy women with a range of body mass indexes (BMIs) using pyrosequencing technology. Among the study participants, certain clinical laboratory parameters, including hemoglobin, serum glutamic oxaloacetic transaminase, serum glutamic- pyruvic transaminase, total cholesterol, and triglyceride levels were found to be strongly associated with BMI. Moreover, a U-shaped association between BMI and Alu methylation was observed, with the lowest methylation levels occurring at BMIs of between 23 and $30kg/m^2$. However, there was no significant association between Alu methylation and age, smoking status, or alcohol consumption. Overall, we identified a differential influence of BMI on global DNA methylation in healthy Korean women, indicating that BMI-related changes in Alu methylation might play a complex role in the etiology and pathogenesis of obesity. Further studies are required to elucidate the mechanisms underlying this relationship.
Hao, Mengzhen;Zhou, Yuhang;Zhou, Jinhui;Zhang, Min;Yan, Kangjiao;Jiang, Sheng;Wang, Wenshui;Peng, Xiaoping;Zhou, San
Journal of Ginseng Research
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v.44
no.5
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pp.747-755
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2020
Background: Ginsenosides accumulation responses to temperature are critical to quality formation in cold-dependent American ginseng. However, the studies on cold requirement mechanism relevant to ginsenosides have been limited in this species. Methods: Two experiments were carried out: one was a multivariate linear regression analysis between the ginsenosides accumulation and the environmental conditions of American ginseng from different sites of China and the other was a synchronous determination of ginsenosides accumulation, overall DNA methylation, and relative gene expression in different tissues during different developmental stages of American ginseng after experiencing different cold exposure duration treatments. Results: Results showed that the variation of the contents as well as the yields of total and individual ginsenosides Rg1, Re, and Rb1 in the roots were closely associated with environmental temperature conditions which implied that the cold environment plays a decisive role in the ginsenoside accumulation of American ginseng. Further results showed that there is a cyclically reversible dynamism between methylation and demethylation of DNA in the perennial American ginseng in response to temperature seasonality. And sufficient cold exposure duration in winter caused sufficient DNA demethylation in tender leaves in early spring and then accompanied the high expression of flowering gene PqFT in flowering stages and ginsenosides biosynthesis gene PqDDS in green berry stages successively, and finally, maximum ginsenosides accumulation occurred in the roots of American ginseng. Conclusion: We, therefore, hypothesized that cold-induced DNA methylation changes might regulate relative gene expression involving both plant development and plant secondary metabolites in such cold-dependent perennial plant species.
The single cell gel electrophoresis (SCGE) assay is a microelectrophoretic technique for assessments of DNA damage at the level of the individual eukaryotic cell. The SCGE assay, due to its simplicity, sensitivity and need of a few cells, has advantages compared to other genomic damage assays such as sister chromatid exchange, chromosomal aberration and micronucleus test. In this study, investigated were the levels of DNA damage and the repair kinetics in the coelomocytes of Eisenia fetida treated with HgCl2 and ionizing radiation by means of the SCGE assay. For detecting DNA damage and repair in coelomocytes, earthworms (E. fetida) were irradiated with six doses of ${\gamma}$-rays (0, 2.5, 5, 10, 20 and 50 Gy) and in vivo exposed to mercuric chloride at 0, 80 and 160 mg $kg^{-1}$ for 48 hours. Then the Olive tail moments were measured during 0~12 hours after irradiation and 0~72 hours after Hg treatment. The results showed that the more the oxidative stress was induced by mercury and radiation, the longer the repair time was required. Also, the results suggest that the SCGE assay may be used as an important tool for comparison of the sensitivity of different species to oxidative stresses.
Depression is a common, serious, and recurring mental disorder. The pathogenesis of depression involves many factors such as environmental factor, genetic factor and alteration of structure and function in neurobiological systems. Increasing evidence supports that epigenetic alteration may be associated with depression. The epigenetics is explained as the mechanisms by which environmental factor causes changes in chromatin structure and alters gene expression without changing DNA base sequence. DNA methylation and histone modification involving histone acetylation and methylation are the main epigenetic mechanisms. Animal studies have shown that stressful environment such as early life stress can leave persistent epigenetic marks in the genome, which alter gene expression and influence neural and behavioral function through adulthood. A potentially important gene in depression is brain-derived neurotrophic factor (BDNF). BDNF plays a central role in depression and antidepressant action. In studies of the rodent, exposure to stress at prenatal, postnatal, and adult stages alters BDNF expression through histone modification and DNA methylation of the BDNF gene which results in anxiety and depressive-like behavior. This review discusses recent advances in the study of the epigenetic mechanisms that contribute to depression, particularly histone modification and DNA methylation of the BDNF gene, that may help in the development of new targets for depression treatment.
Atopic disease is caused by a complex combination of environmental factors and genetic factors, and studies on influence of exposure to various environmental factors on atopic diseases are continuously reported. However, the exact cause of atopic dermatitis is not yet known. Our study was conducted to analyse the association of SNPs with the development of atopic disease in a small cohort. Samples were collected from the Mothers' and Children's Environmental Health (MOCEH) study and 192 cord blood DNA samples were used to identify incidence of atopy due to influence of exposure to environmental factors. Genetic elements were analysed using a precision medicine research (PMR) array designed with various SNPs for personalized medicine. Case-control analysis of atopy disease revealed 253 significant variants (p<0.0001) and SNPs on five genes (CARD11, ZNF365, KIF3A, DMRTA1, and SFMBT1) were variants identified in previous atopic studies. These results are important to confirm the genetic mutation that may lead to the onset of foetal atopy due to maternal exposure to harmful environmental factors. Our results also suggest that a small-scale genome-wide association analysis is beneficial to confirm specific variants as direct factors in the development of atopy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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