Junghyun Ryu;Fernanda C. Burch;Emily Mishler;Martha Neuringer;Jon D. Hennebold;Carol Hanna
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
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v.37
no.4
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pp.292-297
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2022
Direct injection of CRISPR/Cas9 into zygotes enables the production of genetically modified nonhuman primates (NHPs) essential for modeling specific human diseases, such as Usher syndrome, and for developing novel therapeutic strategies. Usher syndrome is a rare genetic disease that causes loss of hearing, retinal degeneration, and problems with balance, and is attributed to a mutation in MYO7A, a gene that encodes an uncommon myosin motor protein expressed in the inner ear and retinal photoreceptors. To produce an Usher syndrome type 1B (USH1B) rhesus macaque model, we disrupted the MYO7A gene in developing zygotes. Identification of appropriately edited MYO7A embryos for knockout embryo transfer requires sequence analysis of material recovered from a trophectoderm (TE) cell biopsy. However, the TE biopsy procedure is labor intensive and could adversely impact embryo development. Recent studies have reported using cell-free DNA (cfDNA) from embryo culture media to detect aneuploid embryos in human in vitro fertilization (IVF) clinics. The cfDNA is released from the embryo during cell division or cell death, suggesting that cfDNA may be a viable resource for sequence analysis. Moreover, cfDNA collection is not invasive to the embryo and does not require special tools or expertise. We hypothesized that selection of appropriate edited embryos could be performed by analyzing cfDNA for MYO7A editing in embryo culture medium, and that this method would be advantageous for the subsequent generation of genetically modified NHPs. The purpose of this experiment is to determine whether cfDNA can be used to identify the target gene mutation of CRISPR/Cas9 injected embryos. In this study, we were able to obtain and utilize cfDNA to confirm the mutagenesis of MYO7A, but the method will require further optimization to obtain better accuracy before it can replace the TE biopsy approach.
Background: As a process of aging, skeletal muscle mass and function gradually decrease. It is reported that ginsenoside Rb1 and Rb2 play a role as AMP-activated protein kinase activator, resulting in regulating glucose homeostasis, and Rb1 reduces oxidative stress in aged skeletal muscles through activating the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/Nrf2 pathway. We examined the effects of Rb1 and Rb2 on differentiation of the muscle stem cells and myotube formation. Methods: C2C12 myoblasts treated with Rb1 and/or Rb2 were differentiated and induced to myotube formation, followed by immunoblotting for myogenic marker proteins, such as myosin heavy chain, MyoD, and myogenin, or immunostaining for myosin heavy chain or immunoprecipitation analysis for heterodimerization of MyoD/E-proteins. Results: Rb1 and Rb2 enhanced myoblast differentiation through accelerating MyoD/E-protein heterodimerization and increased myotube hypertrophy, accompanied by activation of Akt/mammalian target of rapamycin signaling. In addition, Rb1 and Rb2 induced the MyoD-mediated transdifferentiation of the rhabdomyosarcoma cells into myoblasts. Furthermore, co-treatment with Rb1 and Rb2 had synergistically enhanced myoblast differentiation through Akt activation. Conclusion: Rb1 and Rb2 upregulate myotube growth and myogenic differentiation through activating Akt/mammalian target of rapamycin signaling and inducing myogenic conversion of fibroblasts. Thus, our first finding indicates that Rb1 and Rb2 have strong potential as a helpful remedy to prevent and treat muscle atrophy, such as age-related muscular dystrophy.
Objectives : This experimental study was designed to investigate the effect of KangwhalSokdan-tang(Jianghuoxuduan-tang) on the muscle regeneration of atrophied rat muscle by hindlimb suspension. Materials and methods : In this study, Sprague-Dawley rats weighing about 250g were subjected to hindlimb suspension and divided into total four groups: Normal group(n=6), Control group(n=6), Hindlimb non-treatment group(n=6), Hindlimb treatment group(n=6). Experiments were seperately tried two times. The first trial was studied by the following two groups; The first was normal group(n=6). The second was group(n=18) for hindlimb suspension during 2 weeks (control I group). The second trial after 2 weeks hindlimb suspension was studied by the following three groups; The third group(n=6) was expired immediately after 2 weeks hindlimb suspension. The forth group(n=6) was given free activity during 2 weeks after 2 weeks hindlimb suspension. The fifth group(n=6) was administrated of KST during 2 weeks after 2 weeks hindlimb suspension. In order to investigate degree of muscle atrophy, body weight and gastrocnemius muscle mass were compared. To analyze muscle regeneration factors(expression of IGF-1, Myogenin, MyoD), Western blot was used. Results : The results were analyzed by statistical process as follows, 1. In body weight, all hindlimb suspension groups were lower than normal group, but tendency of increase was shown in KST group compared to non-treatment group after 2 weeks hindlimb suspension. 2. In gastrocnemius muscle mass, KST group on both side was significantly higher than non-treatment group after 2 weeks hindlimb suspension. 3. In case of IGF-I, Type I of KST group was significantly increased than non-treatment group, but Type II was not shown significance. 4. There was no significantly difference in Myogenin. 5. In MyoD, Type I of KST group was significantly increased than control group, and Type II of KST group was significantly increased than non-treatment group. Conclusions : In summary, this study demonstrates that KST administration has an effect to prevent muscle atrophy and contribute muscle regeneration and proliferation. And also it is suggested that IGF-I and MyoD is major factors of myogenesis expression to KST adminstration after hindlimb suspension.
Muscle atrophy due to aging, starvation, and various chronic diseases leads to a decrease in muscle fiber area and density due to reduced muscle protein synthesis and increased protein breakdown. This study investigated the effect of dexamethasone and hydrogen peroxide on the induction of muscle atrophy and expression of atrophy-related genes in differentiated C2C12 myotubes. C2C12 myoblasts were differentiated into myotubes in differentiation medium. During myoblast differentiation, muscle-specific transcription factors, such as myogenin, and MyoD expression increased. Differentiated C2C12 myotubes exposed to noncytotoxic levels of dexamethasone and hydrogen peroxide showed a decrease in myotube diameter, which was associated with up-regulation of muscle-specific ubiquitin ligases, such as muscle atrophy F-box (MAFbx)/atrogin-1 and muscle RING finger-1 (MuRF1), and down-regulation of myogenin and MyoD. These results demonstrated that dexamethasone and hydrogen peroxide induced atrophy through regulation of muscle-specific ubiquitin ligases and muscle-specific transcription factors in C2C12 myotubes. In this study, we confirmed the process of differentiation of C2C12 myoblasts into myotubes in in vitro experiments in the presence of atrophy. This muscle atrophy model of C2C12 cells induced by dexamethasone or hydrogen peroxide seems suited to studies of the mechanism of muscle atrophy suppression and to exploit the experiment for excavating new muscle atrophy.
This study describes the effect of myo-inositol on sustained cell division and plant regeneration from cotyledon-derived protoplast of cabbage (Brassica oleracea var. capitata). Freshly isolated protoplasts were cultured in modified Murashige and Skoog (MS) medium removed ammonia ions and containing $0.4\;mg\;l^{-1}$ thiamine HCl, $100\;mg\;l^{-1}$ myo-inositol, $2\;mgl^{-1}$ 2,4-D, $0.5\;mgl^{-1}$ BA, $30\;gl^{-1}$ sucrose and several concentrations of myo-inositol (2, 4, 6, 8, 10% (w/v)) as an osmotic stabilizer. After 3 weeks of culture in the dark at $25^{\circ}C$, the plating efficiency of cabbage protoplasts reached to $22.5{\pm}2.9%$ when cultured in modified MS medium supplemented with $2\;mgl^{-1}$ 2,4-D, $0.5\;mgl^{-1}$ BA, $30\;gl^{-1}$ sucrose and 8% (w/v) of myo-inositol at a density of $2{\times}10^5$ protoplasts/ml. Rapidly growing cell colonies after 3 weeks of culture were transferred to the same culture medium removed osmoticum. To induce shoot regeneration from calluses, calluses with about 2 mm in diameter were transferred to the MS medium containing $2\;mgl^{-1}$ BA and $0.5\;mgl^{-1}$ NAA. After further three weeks of incubation onto the medium in the light, green shoots were formed on the surface of calluses at a frequency of 30%. Upon transfer to half-strength MS basal medium, roots were formed onto the bottom of regenerated shoots without auxin treatments. These regenerated plantlets were successfully acclimatized to soil transfer, grown to normal mature plants. The cabbage protoplast culture system established in this study could be applied for production of somatic hybrids or cybrids by asymmetric protoplast fusion and mass proliferation of elite somatic clones of cabbage.
1-O-oleoyl glycerol, 2-O-oleoyl myo-inositol and methyl 2-O-oleoyl-${\alpha}$-D-glucopyranoside were used as surfactants in this study. The solution properties and solubilization process of those nonionic surfactants were examined by the phase equilibria. As a result of this study, we have found that phase behavior of two component systems of surfactants/$H_2O$/cyclohexane depends on temperature respectively. The three phase regions of three component systems appeared in the temperature range of $27^{\circ}C{\sim}32^{\circ}C$, $36^{\circ}C{\sim}45^{\circ}C$ and $38^{\circ}C{\sim}52^{\circ}C$ and solubilization of water and oil was high in those three phase ranged As the temperature was varied in the two component systems, liquid crystals of hexagonal were observed to in the case of 1-O-oleoyl glycerol, and liquid crystal of lamella types were observed in the case of 2-O-oleoyl myo-inositol and methyl 2-O-oleoyl-${\alpha}$-D-glucopyranoside.
Mutations of MYO15A are generally known to cause severe to profound hearing loss throughout all frequencies. Here, we found two novel MYO15A mutations, c.3871C>T (p.L1291F) and c.5835T>G (p.Y1945X) in an affected individual carrying congenital profound sensorineural hearing loss (SNHL) through targeted resequencing of 134 known deafness genes. The variant, p.L1291F and p.Y1945X, resided in the myosin motor and IQ2 domains, respectively. The p.L1291F variant was predicted to affect the structure of the actin-binding site from three-dimensional protein modeling, thereby interfering with the correct interaction between actin and myosin. From the literature analysis, mutations in the N-terminal domain were more frequently associated with residual hearing at low frequencies than mutations in the other regions of this gene. Therefore we suggest a hypothetical genotype-phenotype correlation whereby MYO15A mutations that affect domains other than the N-terminal domain, lead to profound SNHL throughout all frequencies and mutations that affect the N-terminal domain, result in residual hearing at low frequencies. This genotype-phenotype correlation suggests that preservation of residual hearing during auditory rehabilitation like cochlear implantation should be intended for those who carry mutations in the N-terminal domain and that individuals with mutations elsewhere in MYO15A require early cochlear implantation to timely initiate speech development.
The myogenic regulatory factors is a family of transcription factors that play a key role in the development of skeletal muscle fibers, which are the main factors to affect the meat taste and texture. In the present study, we performed candidate gene analysis to identify single-nucleotide polymorphisms in the MyoD, Myf5, MyoG, and Mrf4 genes using polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism in 360 Erlang Mountain Chickens from three different housing systems (cage, pen, and free-range). The general linear model procedure was used to estimate the statistical significance of association between combined genotypes and muscle fiber traits of chickens. Two polymorphisms (g.39928301T>G and g.11579368C>T) were detected in the Mrf4 and MyoD gene, respectively. The diameters of thigh and pectoralis muscle fibers were higher in birds with the combined genotypes of GG-TT and TTCT (p<0.05). Moreover, the interaction between housing system and combined genotypes has no significant effect on the traits of muscle fiber (p>0.05). Our findings suggest that the combined genotypes of TT-CT and GG-TT might be advantageous for muscle fiber traits, and could be the potential genetic markers for breeding program in Erlang Mountain Chickens.
This study was investigated to establish a regeneration system of plant via adventitious bud formation from leaf explant cultures of strawberry (Fragaria ananassa Duch). Effects of plant growth regulators (2,4-D, BAP), agar sucrose and myo-inositol on adventitious bud formation were investigated. When the leaf explants were cultured on MS medium supplemented with 0.1 mg/L 2,4-D and 3 mg/L BAP, the adventitious bud formation was most promoted. The adventitious bud formation was not induced from leaf explants cultured on MS medium containing 2,4-D alone. Adventitious bud formation was enhanced to almost 3 times on medium with low level of agar concentration (0.4%) in comparison with those on the medium with high level of agar (1%), but almost of shoot was vitrificated on the medium. Therefore, the normal adventitious bud formation from leaf explants was most effective on the medium containing 0.05 mg/L 2,4-D,1 mg/L BAP, 0.8% agar, 30 g/L sucrose and 100 mg/L myo-inositol. Thus, the mass propagation of healthy strawberry could be established using leaf explants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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