BACKGROUND/OBJECTIVES: Previous studies have indicated that when compared to young mice, old mice have lower global DNA methylation and higher p16 promoter methylation in colonic mucosa, which is a common finding in colon cancer. It is also known that a Western-style diet (WSD) high in fat and calories, and low in calcium, vitamin D, fiber, methionine and choline (based on the AIN 76A diet) is tumorigenic in colons of mice. Because DNA methylation is modifiable by diet, we investigate whether a WSD disrupts DNA methylation patterns, creating a tumorigenic environment. SUBJECTVIES/METHODS: We investigated the effects of a WSD and aging on global and p16 promoter DNA methylation in the colon. Two month old male C57BL/6 mice were fed either a WSD or a control diet (AIN76A) for 6, 12 or 17 months. Global DNA methylation, p16 promoter methylation and p16 expression were determined by LC/MS, methyl-specific PCR and real time RT-PCR, respectively. RESULTS: The WSD group demonstrated significantly decreased global DNA methylation compared with the control at 17 months (4.05 vs 4.31%, P = 0.019). While both diets did not change global DNA methylation over time, mice fed the WSD had lower global methylation relative to controls when comparing all animals (4.13 vs 4.30%, P = 0.0005). There was an increase in p16 promoter methylation from 6 to 17 months in both diet groups (P < 0.05) but no differences were observed between diet groups. Expression of p16 increased with age in both control and WSD groups. CONCLUSIONS: In this model a WSD reduces global DNA methylation, whereas aging itself has no affect. Although the epigenetic effect of aging was not strong enough to alter global DNA methylation, changes in promoter-specific methylation and gene expression occurred with aging regardless of diet, demonstrating the complexity of epigenetic patterns.
In this investigation, global DNA methylation patterns and the specific methylation status of 5 genes were studied in DNA from peripheral blood (PB) and impact on progression free survival (PFS) and overall-survival (OS) in patients with de novo or relapsed acute myeloid leukemia (AML) treated with decitabine-based regimens waas assessed. DNA was isolated from PB samples at the time of -1, 1, and 7 days of chemotherapy. Global methylation was determined by ELISA, and the CpG island DNA methylation profile of 5 genes using a DNA methylation PCR system. Our data demonstrated that patients with a high level of 5-mC had a poor prognosis after demethylation therapy and those who have low levels of 5-mC in PB achieved higher CR and better SO, but there was no significant correlation found between the 5-mC levels and other clinical features before treatment except the disease status. Higher methylation status of Sox2 and Oct4 genes was associated with differential response to demethylation therapy. A relatively low methylation percentage in one or both of these two genes was also associated with longer OS after decitabine based chemotherapy. We also suggest that global DNA and Oct-4/Sox2 methylation might impact on the pathogenesis of leukemia and play an important role in the initiation and progression. Moreover, dynamic analysis of 5-mC and Oct-4/Sox2 in peripheral blood nucleated cells of leukemia patients may provide clues to important molecular diagnostic and prognostic targets.
Rahiminia, Tahereh;Yazd, Ehsan Farashahi;Fesahat, Farzaneh;Moein, Mohammad Reza;Mirjalili, Ali Mohammad;Talebi, Ali Reza
Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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제45권1호
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pp.17-24
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2018
Objective: To investigate sperm chromatin/DNA integrity, global DNA methylation, and DNMT mRNA transcription in men with oligoasthenoteratozoospermia (OAT) compared with normozoospermic men. Methods: Semen samples from 32 OAT patients who comprised the case group and 32 normozoospermic men who comprised the control group were isolated and purified using a standard gradient isolation procedure according to World Health Organization criteria. DNMT1, DNMT3A, and DNMT3B transcripts were then compared between groups using real-time quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction. Global DNA methylation in sperm was determined by an enzyme-linked immunosorbent assay. Protamine deficiency and the proportion of apoptotic spermatozoa were evaluated using chromomycin A3 (CMA3), aniline blue (AB), and toluidine blue (TB) staining, as well as the terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) assay. The p-values < 0.05 were considered to indicate statistical significance. Results: Significantly higher proportions of AB+, TB+, CMA3+, and TUNEL+ spermatozoa, as well as DNMT3A and DNMT3B transcription, were found in the OAT group. Positive correlations were detected between sperm parameters, DNA/chromatin damage, and DNMT3A and DNMT3B transcripts. Global DNA methylation was significantly higher in the OAT patients and had a significant correlation with abnormal results of all sperm chromatin integrity tests, but was not associated with DNMT1, DNMT3A, or DNMT3B expression. Conclusion: Oligoasthenoteratozoospermic men showed abnormal sperm parameters, abnormal chromatin/DNA integrity, and a higher global DNA methylation rate, as well as overexpression of DNMT mRNA.
Na, Yeon Kyung;Hong, Hae Sook;Lee, Duk Hee;Lee, Won Kee;Kim, Dong Sun
Molecules and Cells
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제37권6호
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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.
We examined the effect of parental folate deficiency on the folate content, global DNA methylation, folate receptor-alpha (FR${\alpha}$), insulin-like-growth factor-2 (IGF-2) and -1 receptor (IGF-1R) in the liver and plasma homocysteine in the postnatal rat. Male and female rats were randomly fed a folic acid-deficient (paternal folate-deficient, PD and maternal folate-deficient, MD), or folic acid-supplemented diet (paternal folate-supplemented, PS and maternal-folate-supplemented, MS) for four weeks. They were mated and grouped accordingly: $PS{\times}MS$, $PS{\times}MD$, $PD{\times}MS$, and $PD{\times}MD$. Pups were killed on day 21 of lactation. The hepatic folate content was markedly reduced in the $PD{\times}MD$ and $PS{\times}MD$ and $PD{\times}MS$ as compared with the $PS{\times}MS$ group. The hepatic global DNA methylation was decreased in the $PD{\times}MS$ and $PS{\times}MD$ groups as much as in the $PD{\times}MD$ group, and all the three groups were significantly lower as compared to the $PS{\times}MS$ group. There were no significant differences in the hepatic FR${\alpha}$, IGF-2 and IGF-1R expressions among the groups. Positive correlations were found between the hepatic folate content and global DNA methylation and protein expressions of FR${\alpha}$, IGF-2 and IGF-1R, whereas an inverse correlation was found between hepatic folate content and plasma homocysteine level in the 3-week-old rat pup. The results of this study show that both paternal and maternal folate deficiency at mating can influence the folate content and global DNA methylation in the postnatal rat liver.
Y.K. Kang;D.B. Koo;Park, J.S.;Park, Y.H.;Lee, K.K.;Y.M. Han
한국동물번식학회:학술대회논문집
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한국동물번식학회 2001년도 춘계학술발표대회
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pp.49-49
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2001
To elucidate overall changes in DNA methylation that occurs by inappropriate epigenetic control during ageing, we compared fetal bovine fibroblasts and their aged neomycin-resistant versions using bisulfite-PCR technology. Reduction in DNA methylation was observed in euchromatic repeats (18S-rRNA/art2) and promoter regions of sing1e-copy genes (the cytokeratin/-lactoglobulin/interleukin-13 genes). Contrastingly, a stable maintenance of DNA methylation was revealed in various heterochromatic sequences (satellite I/IIalphoid and Bov-B). The differential inheritance modes of DNA methylation was confirmed through the analysis of individual neomycin-resistant clones. These global, multi-loci analyses provide evidence on the tendency of differential epigenetic modification between genomic DNA regions during ageing.
Kim, Minhee;Ohr, Hyonhwa;Lee, Jee Woong;Hyun, Youbong;Fischer, Robert L.;Choi, Yeonhee
Molecules and Cells
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제26권6호
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pp.611-615
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2008
DNA methylation is an epigenetic mechanism for gene silencing. In Arabidopsis, MET1 is the primary DNA methyltransferase that maintains CG DNA methylation. Plants having an overall reduction of MET1 activity, caused by a met1 mutation or a constitutively expressed MET1 antisense gene, display genome hypomethylation, inappropriate gene and transposon transcription, and developmental abnormalities. However, the effect of a transient reduction in MET1 activity caused by inhibiting MET1 expression in a restricted set of cells is not known. For this reason, we generated transgenic plants with a MET1 antisense gene fused to the DEMETER (DME) promoter (DME:MET1 a/s). Here we show that DME is expressed in leaf primordia, lateral root primoridia, in the region distal to the primary root apical meristem, which are regions that include proliferating cells. Endogenous MET1 expression was normal in organs where the DME:MET1 a/s was not expressed. Although DME promoter is active only in a small set of cells, these plants displayed global developmental abnormalities. Moreover, centromeric repeats were hypomethylated. The developmental defects were accumulated by the generations. Thus, not maintaining CG methylation in a small population of proliferating cells flanking the meristems causes global developmental and epigenetic abnormalities that cannot be rescued by restoring MET1 activity. These results suggest that during plant development there is little or no short-term molecular memory for reestablishing certain patterns of CG methylation that are maintained by MET1. Thus, continuous MET1 activity in dividing cells is essential for proper patterns of CG DNA methylation and development.
Background: Methyl donor status influences DNA stability and DNA methylation although little is known about effects on DNA methyltransferases. The aim of this study was to determine whether methyl-donor status influences DNA methyltransferase (Dnmt) gene expression in cervical cancer cells, and if so, whether there are associated effects on global DNA methylation. Materials and Methods: The human cervical cancer cell line, C4-II, was grown in complete medium and medium depleted of folate (F-M+) and folate and methionine (F-M-). Growth rate, intracellular folate, intracellular methionine and homocysteine in the extracellular medium were measured to validate the cancer cell model of methyl donor depletion. Dnmt expression was measured by qRT-PCR using relative quantification and global DNA methylation was measured using a flow cytometric method. Results: Intracellular folate and methionine concentrations were significantly reduced after growth in depleted media. Growth rate was also reduced in response to methyl donor depletion. Extracellular homocysteine was raised compared with controls, indicating disturbance to the methyl cycle. Combined folate and methionine depletion led to a significant down-regulation of Dnmt3a and Dnmt3b; this was associated with an 18% reduction in global DNA methylation compared with controls. Effects of folate and methionine depletion on Dnmt3a and 3b expression were reversed by transferring depleted cells to complete medium. Conclusions: Methyl donor status can evidently influence expression of Dnmts in cervical cancer cells, which is associated with DNA global hypomethylation. Effects on Dnmt expression are reversible, suggesting reversible modulating effects of dietary methyl donor intake on gene expression, which may be relevant for cancer progression.
Choi, Su Jin;Jung, Seok Won;Huh, Sora;Chung, Yoon-Seok;Cho, Hyosun;Kang, Hyojeung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권8호
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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.
이배체 탱자로부터 자연적으로 발생한 동질 사배체 탱자의 수체 형질 관련 표현형 및 유전체 메틸화 변이 정도를 분석하여 후성 유전의 하나인 유전체 메틸화가 동질 사배체의 표현형 변이의 요인으로 작용할 수 있음을 구명하고자 본 실험을 수행하였다. 이배체 탱자에서 유래된 14주의 사배체 탱자로부터 염색체를 분석하여 이수성이 없는 2n = 4X = 36 식물체로 확인하였다. CMA 핵형 분석 결과 염색체가 배가된 동질 사배체임을 확인할 수 있었다. 동질 사배체에서 수고, 수폭, 원가지 수, 원가지 길이, 분지 각도, 마디 길이, 잎의 특성 등 동질 사배체 수체 표현형에 있어서 상당한 변이가 나타남을 확인하였다. 또한 동질 사배체 광합성률에는 큰 차이는 없었지만, SPAD 값에 의한 엽록소 지수에 있어서도 표현형이 다양하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 그 외에도 기공 밀도와 공변 세포 길이에 있어서 광범위하게 변이가 관찰되는 것을 알 수 있었다. Global cytosine DNA 메틸화를 분석한 결과 개체 간 메틸화 정도에 차이가 존재함을 알 수 있었다. 동질 사배체 탱자 14주의 절반이 이배체 탱자의 메틸화와 비교하였을 때 2배 이상으로 나타난 것을 확인하였다. 본 연구 결과 동질 사배체에서 나타나는 수체형질 변이가 gene redundency를 줄이기 위한 global cytosine DNA 메틸화와 관계될 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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