MicroRNAs (miRNAs) are a class of small non-coding RNAs that regulate the expression of target messenger RNA (mRNA) complementary to the 3' untranslated region (UTR) at the post-transcriptional level. Hsa-miR-422a, which is commonly known as miRNA derived from transposable element (MDTE), was derived from short interspersed nuclear element (SINE). Through expression analysis, hsa-miR-422a was found to be highly expressed in both the small intestine and liver of crab-eating monkey. AT-Rich Interaction Domain 5 B (ARID5B) was selected as the target gene of hsa-miR-422a, which has two binding sites in both the exon and 3'UTR of ARID5B. To identify the interaction between hsa-miR-422a and ARID5B, a dual luciferase assay was conducted in HepG2 cell line. The luciferase activity of cells treated with the hsa-miR-422a mimic was upregulated and inversely downregulated when both the hsa-miR-422a mimic and inhibitor were administered. Nuclear factor erythroid-2 (NF-E2) was selected as the core transcription factor (TF) via feed forward loop analysis. The luciferase expression was downregulated when both the hsa-miR-422a mimic and siRNA of NF-E2 were treated, compared to the treatment of the hsa-miR-422a mimic alone. The present study suggests that hsa-miR-422a derived from SINE could bind to the exon region as well as the 3'UTR of ARID5B. Additionally, hsa-miR-422a was found to share binding sites in ARID5B with several TFs, including NF-E2. The hsa-miR-422a might thus interact with TF to regulate the expression of ARID5B, as demonstrated experimentally. Altogether, hsa-miR-422a acts as a super enhancer miRNA of ARID5B by collaborating with TF and NF-E2.
Hong, Chang Pyo;Plaha, Prikshit;Koo, Dal-Hoe;Yang, Tae-Jin;Choi, Su Ryun;Lee, Young Ki;Uhm, Taesik;Bang, Jae-Wook;Edwards, David;Bancroft, Ian;Park, Beom-Seok;Lee, Jungho;Lim, Yong Pyo
Molecules and Cells
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v.22
no.3
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pp.300-307
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2006
Brassica rapa ssp. pekinensis (Chinese cabbage) is an economically important crop and a model plant for studies on polyploidization and phenotypic evolution. To gain an insight into the structure of the B. rapa genome we analyzed 12,017 BAC-end sequences for the presence of transposable elements (TEs), SSRs, centromeric satellite repeats and genes, and similarity to the closely related genome of Arabidopsis thaliana. TEs were estimated to occupy 14% of the genome, with 12.3% of the genome represented by retrotransposons. It was estimated that the B. rapa genome contains 43,000 genes, 1.6 times greater than the genome of A. thaliana. A number of centromeric satellite sequences, representing variations of a 176-bp consensus sequence, were identified. This sequence has undergone rapid evolution within the B. rapa genome and has diverged among the related species of Brassicaceae. A study of SSRs demonstrated a non-random distribution with a greater abundance within predicted intergenic regions. Our results provide an initial characterization of the genome of B. rapa and provide the basis for detailed analysis through whole-genome sequencing.
Kim, So-Young;Kim, Chang-Kug;Kang, Min;Ji, Seung-Uk;Yoon, Ung-Han;Kim, Yong-Hwan;Lee, Gang-Seob
Plant Breeding and Biotechnology
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v.6
no.4
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pp.313-320
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2018
Rice is the staple food of more than 50% of the world population. Cultivated rice has the AA genome (diploid, 2n = 24) and small genome size of only 430 megabase (haploid genome). As the sequencing of rice genome was completed by the International Rice Genome Sequencing Project (IRGSP), many researchers in the world have been working to explore the gene function on rice genome. Insertional mutagenesis has been a powerful strategy for assessing gene function. In maize, well characterized transposable elements have traditionally been used to clone genes for which only phenotypic information is available. In rice endogenous mobile elements such as MITE and Tos have been used to generate gene-tagged populations. To date T-DNA and maize transposable element systems have been utilized as main insertional mutagens in rice. The Ac/Ds system offers the advantage of generating new mutants by secondary transposition from a single tagged gene. To enhance the efficiency of gene detection, advanced gene-tagging systems (i.e. activation, gene or enhancer trap) have been employed for functional genomic studies in rice. Internationally, there have been many projects to develop large scales of insertional mutagenized populations and databases of insertion sites has been established. Ultimate goals of these projects are to supply genetic materials and informations essential for functional analysis of rice genes and for breeding using agronomically important genes. In this report, we summarize the current status of Ac/Ds-mediated gene tagging systems that has been conducted by collaborative works in Korea.
Transposable elements (TEs) occupy approximately 45% of the human genome and can enter functional genes randomly. During evolutionary radiation, multiple copies of TEs are produced by duplication events. Those elements contribute to biodiversity and phylogenomics. Most of them are controlled by epigenetic regulation, such as methylation or acetylation. Every species contains their own specific mobile elements, and they are divided into DNA transposons and retrotransposons. Retrotransposons can be divided by the presence of a long terminal repeat (LTR). They show various biological functions, such as promoter, enhancer, exonization, rearrangement, and alternative splicing. Also, they are strongly implicated to genomic instability, causing various diseases. Therefore, they could be used as biomarkers for the diagnosis and prognosis of diseases such as cancers. Recently, it was found that TEs could produce miRNAs, which play roles in gene inhibition through mRNA cleavage or translational repression, binding seed regions of target genes. Studies of TE-derived miRNAs offer a potential for the expression of functional genes. Comparative analyses of different types of miRNAs in various species and tissues could be of interest in the fields of evolution and phylogeny. Those events allow us to understand the importance of TEs in relation to biological roles and various diseases.
Hamlet (PI549276) possessing 2RL was obtained by cross between a wheat cultivar ND7532 (Froid/Centurk) and a rye cultivar Chaupon. Chaupon was known to have resistant gene to biotype L of Hessian fly [Mayetiola destructor (Say)] larvae. The wheat-rye translocation line (Coker797*4/Hamlet) was also known to be resistant to biotype L of Hessian fly larvae. We analysed a set of 96 ESTs from the wheat-rye translocation line (2BS/2RL). ESTs were classified by various physiological processings, such as primary metabolism, secondary metabolism, transcription, translation, transport, signal transduction, defense, transposable element, and others. Three sequences encoding thioredoxin peroxidase, 26S rRNA, and rubisco small subunits were homologous to registered genes in rye. Although limited number of clones were used to develop ESTs, these clones and their sequence information may be useful for researchers studying general physiology and molecular biology on the translocation line.
Ahn, Sang Jung;Kim, Moo-Sang;Jang, Jae Ho;Lim, Sang Uk;Lee, Hyung Ho
Molecules and Cells
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v.26
no.4
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pp.387-395
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2008
A novel Tc1-like transposable element has been identified as a new DNA transposon in the mud loach, Misgurnus mizolepis. The M. mizolepis Tc1-like transposon (MMTS) is comprised of inverted terminal repeats and a single gene that codes Tc1-like transposase. The deduced amino acid sequence of the transposase-encoding region of MMTS transposon contains motifs including DDE motif, which was previously recognized in other Tc1-like transposons. However, putative MMTS transposase has only 34-37% identity with well-known Tc1, PPTN, and S elements at the amino acid level. In dot-hybridization analysis used to measure the copy numbers of the MMTS transposon in genomes of the mud loach, it was shown that the MMTS transposon is present at about $3.36{\times}10^4$ copies per $2{\times}10^9$ bp, and accounts for approximately 0.027% of the mud loach genome. Here, we also describe novel MMTS-like transposons from the genomes of carp-like fishes, flatfish species, and cichlid fishes, which bear conserved inverted repeats flanking an apparently intact transposase gene. Additionally, BLAST searches and phylogenetic analysis indicated that MMTS-like transposons evolved uniquely in fishes, and comprise a new subfamily of Tc1-like transposons, with only modest similarity to Drosophila melanogaster (foldback element FB4, HB2, HB1), Xenopus laevis, Xenopus tropicalis, and Anopheles gambiae (Frisky).
Proceedings of the Botanical Society of Korea Conference
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1999.07a
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pp.11-15
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1999
In order to evlauate feasibility of the gene tagging by the maize transposable element Ac in heterologous plant systems, we have investigated physical distances and directions of transposition of the element in Arabidopsis thaliana and tobacco cultured cell line BY-2. We prepared a T-DNA construct that carried a non-autonomous derivative of Ac with a site for cleavage by endonuclease I-Scel (designated dAc-I-RS element). Another cleavage site was also introduced into the T-DNA region outside dAc-I-RS. A number of transgenic Arabidopsis plants were generated, each of which had a single copy of the T-DNA at a different chromosomal location. To examine the pattern of transposition, three out of these transgenic plants were crossed with the Arabidopsis plant that carried the gene for Ac transposase and progeny in which dAc-I-RS had been transposed were isolated. After digestion of the genomic DNA of these progeny with I-SceI, sizes of segment of DNA were determined byd pulse-field gel electrophoresis. We also performed linkage analysis for the transposed elements and sites of mutations near the elements. Our results with three transgenic lines showed that 50% of all transposition events had occurred within 1,700 kilo-base pairs (kb) on the same chromosome, with 35% within 200 kb, and that the elements transposed in both directions on the chromosome with roughly equal probability. The data thus indicate that the Ac-Ds system is most useful for tagging of genes that are present within 200 kb of the chromosomal site of Ac in Arabidopsis. In addition, determination of the precise localization of the transposed dAc-I-RS element should definitely assist in map-based cloning of genes around insertion sites. In the present paper, we report typical examples of such gene isolation studies.
Proceedings of the Botanical Society of Korea Conference
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1985.08b
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pp.51-57
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1985
In order to evlauate feasibility of the gene tagging by the maize transposable element Ac in heterologous plant systems, we have investigated physical distances and directions of transposition of the element in Arabidopsis thaliana and tobacco cultured cell line BY-2. We prepared a T-DNA construct that carried a non-autonomous derivative of Ac with a site for cleavage by endonuclease I-Scel (designated dAc-I-RS element). Another cleavage site was also introduced into the T-DNA region outside dAc-I-RS. A number of transgenic Arabidopsis plants were generated, each of which had a single copy of the T-DNA at a different chromosomal location. To examine the pattern of transposition, three out of these transgenic plants were crossed with the Arabidopsis plant that carried the gene for Ac transposase and progeny in which dAc-I-RS had been transposed were isolated. After digestion of the genomic DNA of these progeny with I-SceI, sizes of segment of DNA were determined byd pulse-field gel electrophoresis. We also performed linkage analysis for the transposed elements and sites of mutations near the elements. Our results with three transgenic lines showed that 50% of all transposition events had occurred within 1, 700 kilo-base pairs (kb) on the same chromosome, with 35% within 200 kb, and that the elements transposed in both directions on the chromosome with roughly equal probability. The data thus indicate that the Ac-Ds system is most useful for tagging of genes that are present within 200 kb of the chromosomal site of Ac in Arabidopsis. In addition, determination of the precise localization of the transposed dAc-I-RS element should definitely assist in map-based cloning of genes around insertion sites. In the present paper, we report typical examples of such gene isolation studies.
Rice is the staple food of more than 50% of the worlds population. Cultivated rice has the AA genome (diploid, 2n=24) and small genome size of only 430 megabase (haploid genome). As the sequencing of rice genome was completed by the International Rice Genome Sequencing Project (IRGSP), many researchers in the world have been working to explore the gene function on rice genome. Insertional mutagenesis has been a powerful strategy for assessing gene function. In maize, well characterized transposable elements have traditionally been used to clone genes for which only phenotypic information is available. In rice endogenous mobile elements such as MITE and Tos (Hirochika. 1997) have been used to generate gene-tagged populations. To date T-DNA and maize transposable element systems has been utilized as main insertional mutagens in rice. A main drawback of a T-DNA scheme is that Agrobacteria-mediated transformation in rice requires extensive facilities, time, and labor. In contrast, the Ac/Ds system offers the advantage of generating new mutants by secondary transposition from a single tagged gene. Revertants can be utilized to correlate phenotype with genotype. To enhance the efficiency of gene detection, advanced gene-tagging systems (i.e. activation, gene or enhancer trap) have been employed for functional genomic studies in rice. Internationally, there have been many projects to develop large scales of insertionally mutagenized populations and databases of insertion sites has been established. Ultimate goals of these projects are to supply genetic materials and informations essential for functional analysis of rice genes and for breeding using agronomically important genes. In this report, we summarize the current status of Ac/Ds-mediated gene tagging systems that has been launched by collaborative works from 2001 in Korea.
Increased oxidative stress and changes in DNA methylation are frequently detected in bladder cancer patients. We previously demonstrated a relationship between increased oxidative stress and hypomethylation of the transposable long-interspersed nuclear element-1 (LINE-1). Promoter hypermethylation of a tumor suppressor gene, runt-related transcription factor 3 (RUNX3), may also be associated with bladder cancer genesis. In this study, we investigated changes of DNA methylation in LINE-1 and RUNX3 promoter in a bladder cancer cell (UM-UC-3) under oxidative stress conditions, stimulated by challenge with $H_2O_2$ for 72 h. Cells were pretreated with an antioxidant, tocopheryl acetate for 1 h to attenuate oxidative stress. Methylation levels of LINE-1 and RUNX3 promoter were measured by combined bisulfite restriction analysis PCR and methylation-specific PCR, respectively. Levels of LINE-1 methylation were significantly decreased in $H_2O_2$-treated cells, and reestablished after pretreated with tocopheryl acetate. Methylation of RUNX3 promoter was significantly increased in cells exposed to $H_2O_2$. In tocopheryl acetate pretreated cells, it was markedly decreased. In conclusion, hypomethylation of LINE-1 and hypermethylation of RUNX3 promoter in bladder cancer cell line was experimentally induced by reactive oxygen species (ROS). The present findings support the hypothesis that oxidative stress promotes urothelial cell carcinogenesis through modulation of DNA methylation. Our data also imply that mechanistic pathways of ROS-induced alteration of DNA methylation in a repetitive DNA element and a gene promoter might differ.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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