This study was undertaken to investigate the different responses of cultured plant cells to paraquat treatment and nucleus-DNA damage in relation to enzyme activity of superoxide dismutase (SOD). Furthermore, this study was also carried out to understand the antioxidative mechanism of plant cells to environmental stress. We selected two different species of plant cultured cells, Ipomoea batatas as high-SOD species and Lonicera japonica as low-SOD species. The total activity and specific activity of SOD in a chlorophyllous cell of I. batatas were 3,736 unit/gㆍfresh weight and 547 unit/mgㆍprotein, respectively, and those in L. japonica were 23 unit/gㆍfresh weight and 13 unit/mgㆍprotein, respectively SOD activity in chlorophyllous I. batatas cells reached its maximum level at 10 to 15 days after subculture, whereas that in L. japonica remained at a very low SOD level during the whole period of subculture. In comparison to L. japonica, I. batatas, a high-SOD species, showed high tolerance to paraquat 10 and 50 mg/l treatment in terms of cell viability and electrolyte leakage. Based on the result of comet assay, the nucleus-DNA damage of two species by paraquat 50 mg/l treatment was not significantly different. However, I. batatas cells repaired their damaged DNA more effectively than the cells of the low-SOD species, L. japonica.
방사선에 노출된 고추유묘의 잎으로부터 세포핵을 분리하여 단세포전기영동방법인 comet 분석을 통하여 핵 DNA의 손상정도를 조사하였다. Comet 분석에서 꼬리부분의 길이 (T)와 머리부분의 길이 (H)를 측정하여 T/H 비율을 조사하였다. 무처리세포는 T/H 비율이 1.28이었으나 50 및 100 Gy의 방사선을 처리한 세포는 각각 3.54 및 3.39로 방사선처리에 의해 상당량의 핵 DNA가 손상을 입은 것으로 나타났다. Comet의 head-DNA량은 무처리가 76.8%였으나 50 및 100 Gy를 처리한 세포는 각각 55.9% 및 59.5%를 보였다. 고선량의 방사선을 처리하기 전에 미리 20 Gy 이하의 저선량 방사선을 종자에 전처리하였을 경우 종자의 발아 및 생장에 대한 영향은 없었지만, 후속 고선량에 대한 핵 DNA의 손상은 경감되는 경향을 보였다.
The single cell gel electrophoressis(SCGE) assay, also known as the comet assay, is a rapid, simple, visual and sensitive technique for measuring and analysing DNA breakage in mammalian cells. The SCGE or comet assay is a promising test for the detection of DNA damage and repair in individnal cells. It has widespread potential applications in DNA damage and repair studies, genotoxicity testing and biomonitoring. In this microgel electrophoresis technique, cells are embedded in agarose gel on microscope slides, iysed and electrophoresed under alkaline conditions. Cells with increased DNA damage display increased migration of DNA from the nucleus towards the anode. The length of DNA migration indicates the amount of DNA breakage in the cell. The comet assay is also capable of identifying apoptotic cells which contain highly fragmented DNA. Here we review the development of the SCGE assay, existing protocols for the detection and analysis of comets, the relevant underlying principles determining the behaviour of DNA and the potential applications of the technique.
식물세포에 마(Dioscorea batatas Dence) 추출액의 전처리가 방사선 스트레스에 노출된 배양세포의 활력, 생장 및 핵 DNA 손상에 미치는 영향을 조사하였다. 마의 분획추출물 중 EtOAc 분획추출물을 식물세포에 전처리하고 20 Gy의 방사선에 노출시키면, 마 추출물을 전처리하지 않고 방사선 20 Gy만 처리한 세포보다 세포의 활력과 생체중이 20%이상 증가하였다. Comet 분석에서 꼬리부분의 길이 (T)와 머리부분의 길이 (H)를 측정하여 T/H 비율을 조사하였다. 무처리 세포와 방사선 20 Gy를 처리한 세포의 T/H 비율은 각각 1.05 및 1.68로 나타났고, head DNA 량은 각각 86.7% 및 71.3%로 무처리 세포와 방사선을 처리한 세포간에는 큰 차이를 보여, 방사선에 의한 심각한 핵 DNA 손상을 관찰할 수 있었다. 그러나 마 추출물 중 MeOH, EtOAc 및 n-BuOH 분획추출물을 식물세포에 전처리하고 20 Gy 방사선을 처리하면, T/H 비율은 각각 1.37, 1.01 및 1.10이었고, head DNA량은 81.5%, 87.6% 및 88.7%로 방사선을 처리 하지 않은 무처리 세포 수준으로 회복되었다.
목 적: 인간 정자 핵 내의 DNA integrity는 배아의 발달 및 임신 유지에 중요한 역할을 하여 DNA integrity가 손상된 경우 불임과 유산의 원인이 된다고 하며, 정계정맥류는 DNA 손상을 일으키는 대표적인 원인 중 하나이다. 본 연구에서는 미세술기를 이용한 정계정맥류절제술로 정계정맥류를 교정을 하였을 때 정자 핵 내 DNA integrity가 어떠한 영향을 받는지에 대하여 알아보았다. 연구방법: 2006년 4월부터 2007년 4월까지 불임을 주소로 미세술기를 이용한 정계정맥류절제술을 받았던 18명의 환자에서 수술 전 후에 정액검사의 다른 지표들과 함께 정자 핵 내 DNA integrity가 어떻게 변화하였는지 조사하였다. 정자 핵 내 DNA integrity를 측정하는 방법으로 comet assay를 시행하였고, comet assay를 통한 DNA 손상 정도는 DNA fragmentation index (DFI)로 나타내었다. 결 과: 수술 후 4개월에 모든 환자에서 재발의 소견은 보이지 않았으며, DNA 손상 정도를 나타내는 평균 DFI는 수술 전에 19.3%, 수술 후에 13.7%로 유의한 변화를 보였다. 수술 전 DFI가 10 이상으로 비정상인 14명의 환자들 중 12명 (85%)에서 개선 소견을 보였으나, 수술 전 DFI가 10 미만인 정상 환자 4명에서는 1명 (25%)만이 개선 소견을 보였다. 수술 후 정자의 밀도, 운동성, 생존성에서 호전 양상을 보였으나 유의한 차이는 없었다. 결 론: 미세술기를 이용한 정계정맥류절제술을 통한 수술적 교정은 정액검사상의 다른 지표의 개선 뿐 아니라, 정자 핵 내 DNA 손상을 감소시킬 수 있다. 이상에서 정계정맥류의 수술적 교정으로 정자 핵 내 DNA integrity의 개선을 기대할 수 있으며, 이는 보다 양호한 정자를 많이 얻을 수 있어 자연임신이나 보조 생식술의 성공 가능성을 높일 수 있다는 점을 제시한다.
Park, Kyoung-ae;Tanaka, Yuji;Suenaga, Yusuke;Tamura, Taka-aki
Molecules and Cells
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제22권2호
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pp.203-209
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2006
TBP (TATA-binding protein)-related factor 2 (TRF2) regulates transcription during a nuber of cellular processes. We previously demonstrated that it is localized in the cytoplasm and is translocated to the nucleus by DNA-damaging agents. However, the cytoplasmic localization of TRF2 is controversial. In this study, we reconfirmed its cytoplasmic localization in various ways and examined its nuclear migration. Stresses such as heat shock, redox agents, heavy metals, and osmotic shock did not affect localization whereas genotoxins such as methyl methanesulfonate (MMS), cisplatin, etoposide, and hydroxyurea caused it to migrate to the nucleus. Adriamycin, mitomycin C and ${\gamma}$-rays had no obvious effect. We determined optimal conditions for the nuclear migration. The proportions of cells with nuclei enriched for TRF2 were 25-60% and 5-10% for stressed cells and control cells, respectively. Nuclear translocation was observed after 1 h, 4 h and 12 h for cisplatin, etoposide and MMS and hydroxyurea, respectively. The association of TRF2 with the chromatin and promoter region of the proliferating cell nuclear antigen (PCNA) gene, a putative target of TRF2, was increased by MMS treatment. Thus TRF2 may be involved in genotoxin-induced transcriptional regulation.
The ancient biomolecular remains are the potential source for paleobiology and paleoanthropology. Especially, ancient human specimens such as bone, teeth, and hair are powerful materials to identify historical origin and migration of ancestor population from the past. However, most excavated human specimens in archaeological sites have commonly problems as natural damage and exogenous contamination. We carried out histological and molecular analyses of excavated bone from the historic sites in South Korea from the recently discovered in tumulus of Seochun and Naju. Biological deterioration of bone was observed anatomically by optical and scanning electron microscope (SEM). We extracted degraded DNA, and amplified hyper variable region (HVR) of mitochondrial DNA (mtDNA) and amelogenin of nucleus DNA. This study applied and examined the relationships between histological preservation and DNA survival in excavated bone.
The changes in DNA damage were investigated during storage after irradiation. Potato, garlic were irradiated at 0.05, 0.07, 0.1 and 0.15 kGy and stored for 3 months. Ginger was irradiated at 0.01, 0.02, 0.03, 0.04 and 0.05 kGy and stored for 1 month. The comet assay was applied to the sample immediately after irradiation and at the end of storage. Samples were isolated, grounded and the suspended cells were embedded in an agarose layer. After lysis of the cells, they were electrophoresed for 1 min. and then stained. DNA fragmentation in seeds caused by irradiation was quantified as tail length and tail moment (tail length ${\times}%$ DNA in tail) by comet image analyzing system. Right after irradiation, the differences in tail length between unirradiated and irradiated samples were significant(p<0.05) in potato, garlic and ginger. With increasing the irradiation doses, statistically significant longer extension of the DNA from the nucleus toward anode was observed. The results represented as tail moment showed similar tendency to those of tail length. Similarly in the stored samples, even 1 or 3 months after irradiation, all the irradiated samples significantly showed longer tail length than the unirradiated controls. These results indicate that the comet assay could be one of the simple methods of detecting irradiated samples. Moreover, the method could detect DNA damage even after 1 or 3 months after irradiation.
There are two distinct UV-responsive signaling pathways in UV-irradiated mammalian cells, i.e., the DNA damage-dependent and -independent pathways. The former occurs in nucleus and results in growth arrest and apoptosis via post-translational modification of p53. The latter is initiated by oxidative stress and/or by damages in cell membrane or cytoplasm, which activate signaling cascade through intracellular molecules including mitogen activated protein kinases (MAPK). In normal human fibroblastic cells, all of MAPK family members, extracellular signal-related kinases (ERK), c-Jun N-terminal kinases (JNK) and p38, were rapidly phosphorylated following UV-irradiation. ERK phosphorylation was suppressed by an inhibitor of receptor tyrosine kinases (RTK). As ERK usually responds to mitogenic stimuli from RTK ligands, UV-induced ERK phosphorylation may be linked to the proliferation of survived cells. In contrast, phosphorylation of JNK and p38, as well as apoptosis, were modulated by the level of UV-generated oxidative stress Therefore, JNK and p38 may take part in oxidative stress-mediated apoptosis. Phosphorylation of p53 at Ser and Thr residues are essential for stabilization and activation of p53. Among several sites reported, we confirmed phosphorylation at Ser-15 and Ser-392 after UV-irradiation. Both of these were inhibited by a phosphoinositide 3-kinase inhibitor, presumably due to the shutdown of signals from DNA damage to p53. Phosphorylation at Ser-392 was also sensitive to an antioxidant and a p38 inhibitor, suggesting that Ser-392 of p53 is one of the possible points where DNA damage-dependent and -independent apoptic signals merge. Thus, MAPK pathway links UV-induced intracellular signals to the nuclear responses and modifies DNA damage-dependent cellular outcome, resulting in the determination of cell death.
This study was conducted to determine the optimal dose of gamma-ray on the growth and nucleus DNA damage for mutation breeding in licorice. Gamma-rays irradiated to dry seeds with various doses (0 to 1000 Gy). Significant decreases in germination rate (%), survival rate (%) and growth characteristics (plant height, number of leaves, root length and fresh weight) were observed by dose of increased. $LD_{50}$ (lethal dose) was approximately 400 Gy to 500 Gy. Also, reduction doses ($RD_{50}$) of plant height, number of leaves, root length and flash weight were 428 Gy, 760 Gy, 363 Gy and 334 Gy, respectively. It is supplest that the optimal dose of gamma irradiation for licorice mutation induction might be about 400 Gy in this study. We also conducted comet assay to observe nucleus DNA damage due to gamma irradiation. In comet assay, a clear difference was identified over 300 Gy treatments. With increasing doses of gamma-ray in the range of 100 to 1000 Gy, the rate of head DNA was decreased significantly from 92.88% to 73.09%. Tail length(${\mu}m$) was increased as the dose of increased over 300 Gy. Growth characteristics (Germination rate, Survival rate, plant height, number of leaves, root length and fresh weight) were highly negatively ($P{\leq}0.01$) correlated with dose. While the tail length was highly positively ($P{\leq}0.01$) correlated with dose.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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