Choi, Su Jin;Jung, Seok Won;Huh, Sora;Chung, Yoon-Seok;Cho, Hyosun;Kang, Hyojeung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.27
no.8
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pp.1367-1378
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2017
Epigenetic alterations such as DNA methylation, histone acetylation, and chromatin remodeling can control gene expression by regulating gene transcription. DNA methylation is one of the frequent epigenetic events that play important roles in cancer development. Cancer cells can gain significant resistance to anticancer drugs and escape programmed cell death through major epigenetic changes, including DNA methylation. To date, several research groups have identified instances of both (i) hypermethylation of tumor suppressor genes, and (ii) global hypomethylation of oncogenes. These changes in DNA methylation status could be used as biomarkers for the diagnosis and prognosis of cancer patients undergoing chemotherapies or other clinical therapies. Herein, we describe genes for which methylation is dependent upon anticancer drug resistance in patients with gastric cancer; we then suggest a significant epigenetic target to focus on for overcoming anticancer drug resistance.
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.
Khan, Inbesat;Senthilkumar, Chinnu Sugavanam;Upadhyay, Nisha;Singh, Hemant;Sachdeva, Meenu;Jatawa, Suresh Kumar;Tiwari, Archana
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.16
no.17
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pp.7663-7670
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2015
DNA methyltransferase 1 (DNMT1) is a relatively large protein family responsible for maintenance of normal methylation, cell growth and survival in mammals. Toxic industrial chemical exposure associated methylation misregulation has been shown to have epigenetic influence. Such misregulation could effectively contribute to cancer development and progression. Methyl isocyanate (MIC) is a noxious industrial chemical used extensively in the production of carbamate pesticides. We here applied an in silico molecular docking approach to study the interaction of MIC with diverse domains of DNMT1, to predict cancer risk in the Bhopal population exposed to MIC during 1984. For the first time, we investigated the interaction of MIC and its hydrolytic product (1,3-dimethylurea) with DNMT1 interacting (such as DMAP1, RFTS, and CXXC) and catalytic (SAM, SAH, and Sinefungin) domains using computer simulations. The results of the present study showed a potential interaction of MIC and 1,3-dimethylurea with these domains. Obviously, strong binding of MIC with DNMT1 interrupting normal methylation will lead to epigenetic alterations in the exposed humans. We suggest therefore that the MIC-exposed individuals surviving after 1984 disaster have excess risk of cancer, which can be attributed to alterations in their epigenome. Our findings will help in better understanding the underlying epigenetic mechanisms in humans exposed to MIC.
Ovarian cancer is the main cause of mortality in gynecological malignancy and extensive studies have been conducted to study the underlying molecular mechanisms. The BRCA2 gene is known to be an important tumor suppressor in ovarian cancer, thereby BRCA2 alterations may lead to cancer progression. However, the BRCA2 gene is rarely mutated, and loss of function is suspected to be mediated by epigenetic regulation. In this study we investigated the methylation status and gene expression of BRCA2 in ovarian cancer patients. Ovarian cancer pateints (n=69) were recruited and monitored for 54 months in this prospective cohort study. Clinical specimens were used to study the in situ expression of aberrant BRCA2 proteins and the methylation status of BRCA2. These parameters were then compared with clinical parameters and overall survival rate. We found that BRCA2 methylation was found in the majority of cases (98.7%). However, the methylation status was not associated with protein level expression of BRCA2 (49.3%). Therefore in addition to DNA methylation, other epigenetic mechanisms may regulate BRCA2 expresison. Our findings may become evidence of BRCA2 inactivation mechanism through DNA methylation in the Indonesian population. More importantly, from multivariate analysis, BRCA2 expression was correlated with better overall survival (HR 0.32; p=0.05). High percentage of BRCA2 methylation and correlation of BRCA2 expression with overall survival in epithelial ovarian cancer cases may lead to development of treatment modalities specifically to target methylation of BRCA genes.
Epigenetics deals with modifications in gene expression, without altering the underlying DNA sequence. Genomic imprinting is a complex epigenetic phenomenon that refers to parent-of-origin-specific gene expression. Beckwith-Wiedemann syndrome (BWS) and Silver-Russell syndrome (SRS) are congenital imprinting disorders with mirror opposite alterations at the genomic loci in 11p15.5 and opposite phenotypes. BWS and SRS are important imprinting disorders with the increase of knowledge of genetic and epigenetic mechanisms. Altered expression of the imprinted genes in 11p15.5, especially IGF2 and CDKN1C, affects fetal and postnatal growth. A wide range of imprinting defects at multiple loci, instead of a restricted locus, has been shown in some patients with either BWS or SRS. The development of new high-throughput assays will make it possible to allow accurate diagnosis, personalized therapy, and informative genetic counseling.
Chromatin remodeling regulates gene expression through epigenetic mechanisms. Aberrations in histone modification have been associated with depression-like behaviors in animal models. Additionally, growing evidence also indicates that epigenetic modification is associated with depression. p11 (S100A10) has been implicated in the pathophysiology of depression both in human and rodent models. In the present study, we investigated alterations in histone acetylation and methylation at the promoter of the p11 gene in the hippocampus of mice subjected to chronic unpredictable stress (CUS). C57BL/6 mice were exposed to CUS daily for 3 weeks. Depression-like behaviors were measured with the forced swimming test (FST). The levels of hippocampal p11 expression were analyzed by quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR) and Western blotting. The levels of acetylated and methylated histone H3 at the promoter of p11 were measured by chromatin immunoprecipitation followed by real-time PCR. CUS-exposed mice displayed depression-like behaviors with prolonged immobility in FST. CUS led to significant decreases in the expression of p11 at both protein and mRNA levels. Meanwhile, there was a decrease in histone H3 acetylation (Ac-H3) and H3-K4 trimethylation (H3K4met3) and an increase in H3-K27 trimethylation (H3K27met3) at the p11 promoter. These results indicate that chronic stress causes the epigenetic suppression of p11 expression in the hippocampus.
Pseudohypoparathyroidism (PHP) is very rare and shows heterogeneity with impaired genetic components. PHP is characterized by parathyroid hormone resistance to target organ, related with a GNAS (guanine nucleotide-binding protein α-subunit) mutation and epimutation. PHP receptor is coupled with the stimulatory G protein which activates cyclic adenosine monophosphate formation. PHP type 1A is caused by inactivating mutations on the maternal allele of the GNAS whereas paternal allele mutations cause pseudopseudohypoparathyroidism. PHP type 1B is caused by abnormal patterns of methylation in differentially methylated region which can be divided into partial or complete. This disease has some difficulties to diagnose according to these different molecular alterations caused by complex genetic and epigenetic defects. According to this different molecular alterations, genetic confirmation must be done to discriminate their etiology.
Kim, Iljin;Choi, Sanga;Yoo, Seongkyeong;Lee, Mingyu;Park, Jong-Wan
BMB Reports
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v.55
no.6
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pp.287-292
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2022
The acute response to hypoxia is mainly driven by hypoxia-inducible factors, but their effects gradually subside with time. Hypoxia-specific histone modifications may be important for the stable maintenance of long-term adaptation to hypoxia. However, little is known about the molecular mechanisms underlying the dynamic alterations of histones under hypoxic conditions. We found that the phosphorylation of histone H3 at Ser-10 (H3S10) was noticeably attenuated after hypoxic challenge, which was mediated by the inhibition of aurora kinase B (AURKB). To understand the role of AURKB in epigenetic regulation, DNA microarray and transcription factor binding site analyses combined with proteomics analysis were performed. Under normoxia, phosphorylated AURKB, in concert with the repressor element-1 silencing transcription factor (REST), phosphorylates H3S10, which allows the AURKB-REST complex to access the MDM2 proto-oncogene. REST then acts as a transcriptional repressor of MDM2 and downregulates its expression. Under hypoxia, AURKB is dephosphorylated and the AURKB-REST complex fails to access MDM2, leading to the upregulation of its expression. In this study, we present a case of hypoxia-specific epigenetic regulation of the oxygen-sensitive AURKB signaling pathway. To better understand the cellular adaptation to hypoxia, it is worthwhile to further investigate the epigenetic regulation of genes under hypoxic conditions.
Tumor suppressor genes (TSGs) play a crucial role in maintaining cellular homeostasis. When the function of these genes is lost, it can lead to cellular plasticity that drives the development of various cancers, including small-cell lung cancer (SCLC), which is known for its aggressive nature. SCLC is primarily driven by numerous loss-of-function mutations in TSGs, often involving genes that encode epigenetic regulators. These mutations pose a significant therapeutic challenge as they are not directly targetable. However, understanding the molecular changes resulting from these mutations might provide insights for developing tumor intervention strategies. We propose that despite the heterogeneous genomic landscape of SCLC, the effects of mutations in patient tumors converge on a few critical pathways that drive malignancy. Specifically, alterations in epigenetic regulators lead to transcriptional dysregulation, pushing mutant cells toward a highly plastic state that makes them immune evasive and highly metastatic. This review will highlight studies showing how an imbalance of epigenetic regulators with opposing functions leads to the loss of immune recognition markers, effectively hiding tumor cells from the immune system. Additionally, we will discuss the role of epigenetic regulators in maintaining neuroendocrine features and how aberrant transcriptional control promotes epithelial-to-mesenchymal transition during tumor development. Although these pathways seem distinct, we emphasize that they often share common molecular drivers and mediators. Understanding the connection among frequently altered epigenetic regulators will provide valuable insights into the molecular mechanisms underlying SCLC development, potentially revealing preventive and therapeutic vulnerabilities for SCLC and other cancers with similar mutations.
Hepatocellular carcinoma (HCC), the most common primary hepatic tumor, is highly prevalent in the Asia-Pacific region, including Thailand. Many genetic and epigenetic alterations in HCC have been elucidated. The aim of this study was to determine whether aberrant methylation of the suppressor of cytokine signaling 1 gene (SOCS1) occurs in HCCs. Methylation specific-PCR assays were performed to identify the methylation status of SOCS1 in 29 tumors and their corresponding normal liver tissues. An abnormal methylation status was detected in 17 (59%), with a higher prevalence of aberrant SOCS1 methylation significantly correlating with HCC treated without chemotherapy (OR=0.04, 95%CI=0.01-0.31; P=0.001). This study suggests that epigenetic aberrant SOCS1 methylation may be a predictive marker for HCC patients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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