Office of Academic Resources
Chulalongkorn University
Chulalongkorn University

Home / Help

TitleThe relationship among DNA methylation, endogenous DNA double strand breaks and genomic instability / Araya Thongnak = การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างหมู่เมทิลของดีเอนเอ, การฉีกขาดของดีเอนเอสายคู่ที่เกิดขึ้นเองและความไม่เสถียรของจีโนม
Author อารยา ทองนาค
Imprint 2011
Connect tohttp://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/26342
Descript ix, 55 leaves: charts

SUMMARY

Inhibition of DNA-PKcs-mediated non-homologous end joining (NHEJs) under drug- induced histone acetylation reduces cell survival. However the mechanism is not well understood. Recently, we developed a new PCR-based technique to measure the amounts and types of epigenetic modification of endogenous DNA double strand breaks (EDSBs). We found that EDSBs in cells at G0 stage, known as replication-independent EDSBs (RIND-EDSBs) exist in two classes, namely, those present at a given level in all cell types under normal physiological conditions (named NRIND-EDSBs), which are hypermethylated, retained in facultative heterochromatin, devoid of γ-H2AX phosphorylation, and are repaired by a slow but more precise ATM-mediated NHEJs; and those (known as PRIND-EDSBs) that are hypomethylated and bound by γ-H2AX are only detected when DSB repair is inhibited. As NRIND-EDSBs are found in all cell types, we propose that they may possess normal physiological function. On the other hand, cells recognize PRIND-EDSBs as equivalent to radiation-induced DSBs and may be pathogenic. NRIND-EDSBs were reduced when chromatin became hyperacetylated by treatment with 100 ng/ml trichostatin A (TSA) (histone deacetylase inhibitor), but were increased when cells were treated with a combination of 100 ng/ml TSA, 2.5 mM vanillin (DNA-PKcs inhibitor) and 5 mM caffeine (ATM inhibitor). Therefore, we hypothesize that NRIND-EDSBs prevent PRIND-EDSB production, and that reduction of NRIND-EDSBs should increase PRIND-EDSBs, leading to cell death when repair of EDSBs are inhibited. We observed a reduction in NRIND-EDSBs under three situations: DNA hypomethylation, histone hyperacetylation and down regulation of high-mobility group protein B1 (HMGB1). We also found variations in NRIND-EDSB levels under normal culture conditions. When TSA-treated cells or those containing reduced levels of HMGB1 were exposed to vanillin, there was an increase in PRIND-EDSBs after 2 hours. Consequently, lower survivals were observed in both types of test cells. There is also a direct correlation between NRIND-EDSB level and resistance to vanillin treatment. In summary, NRIND-EDSBs are maintained in normal cells at a given level by DNA methylation, histone acetylation and an appropriate amount of HMGB1. Reduction in NRIND-EDSBs results in an increase in PRIND-EDSBs, thereby causing cell death when cells are treated with inhibitor of DSB repair (viz. vanillin). We postulate that in the absence of DNA repair inhibitors, PRIND-EDSBs should lead to DSB repair errors. Thus, a reduction of NRIND-EDSBs as a result of global hypomethylation, histone hyperacetylation or reduction of HMGB1 may underlie genomic instability.
การยับยั้งโปรตีน DNA-PKcs ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีหน้าที่สำคัญในกระบวนการซ่อมแซมดีเอนเอที่ฉีกขาดทั้งสองสายด้วยวิธี non-homologous end joining (NHEJ) ภายใต้การเหนี่ยวนำให้เกิดกระบวนการเติมหมู่อะเซติลที่ฮิสโตน (histone acetylation) จะทำให้การรอดชีวิตของเซลล์ลดลง อย่างไรก็ตามยังไม่ทราบกระบวนการที่แน่ชัด เร็วๆ นี้ได้มีการคิดค้นวิธีที่จะวัดปริมาณดีเอนเอที่ฉีกขาดแบบสายคู่ที่เกิดขึ้นเองโดยอาศัยเทคนิค PCR ซึ่งทำให้พบว่ามีดีเอนเอแบบสายคู่ฉีกขาดที่เกิดขึ้นเองในระยะพักของเซลล์ (G0) ด้วย จึงเรียกดีเอนเอฉีกขาดแบบสายคู่ที่เกิดขึ้นเองนี้ว่า replication independent EDSBs หรือ RIND-EDSBs ซึ่งหมายถึงดีเอนเอฉีกขาดแบบสายคู่ที่เกิดขึ้นเองที่ไม่ได้เป็นผลมาจากการเกิดการจำลองตัวเองของดีเอนเอ โดยที่ RIND-EDSBs นั้นสามารถจำแนกออกได้เป็นสองชนิด ชนิดแรกปรากฏทั่วไปในเซลล์จำนวนหนึ่งภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา เรียกชื่อว่า NRIND-EDSBs (normal physiological RIND-EDSBs) ซึ่งมักจะอยู่ในบริเวณที่มีหมู่เมทิลสูงในจีโนม หรือบริเวณที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ของเฮเทโรโครมาติน (facultative heterochromatin) ซึ่งไม่สามารถตรวจพบการเกิดฟอสโฟรีเลชันที่ γ-H2AX ได้ และมักเกิดการซ่อมแซมได้ช้ากว่าด้วยกระบวนการที่ช้ากว่าโดยอาศัยโปรตีน ATM ซึ่งทำหน้าที่ในกระบวนการซ่อมแซมดีเอนเอที่ฉีกขาดทั้งสองสายด้วยวิธี NHEJ อีกตัวหนึ่ง RIND-EDSBs ชนิดที่สองเรียกชื่อว่า PRIND-EDSBs (pathogenic RIND-EDSBs) มักพบในบริเวณที่มีหมู่เมทิลต่ำในจีโนมและสามารถเกิด γ-H2AX ได้ ซึ่ง RIND-EDSBs ชนิดนี้จะสามารถพบได้เมื่อมีการยับยั้งกระบวนการซ่อมแซมดีเอนเอที่ฉีกขาดทั้งสองสาย
เนื่องจาก RIND-EDSBs ชนิดแรกสามารถตรวจพบได้ในเซลล์ทุกชนิด จึงคาดว่า RIND-EDSBs ชนิดนี้น่าจะมีบทบาทในทางสรีรวิทยาของเซลล์และในขณะเดียวกันเซลล์จำแนกและจดจำ RIND-EDSBs ชนิดที่สองเช่นเดียวกับเมื่อมีการเกิดดีเอนเอฉีกขาดแบบสายคู่ที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของรังสี ดังนั้น RIND-EDSBs ชนิดที่สองจึงน่าจะเป็นชนิดที่ทำให้เกิดพยาธิสภาพบางอย่างในเซลล์ได้ ปริมาณของ RIND-EDSBs ชนิดที่หนึ่งสามารถถูกทำให้ลดลงได้เมื่อโครมาตินถูกเหนี่ยวนำด้วยสารเคมี Trichostatin A (TSA) ให้มีสภาพเป็นไฮเปอร์อะซิติลเลชั่น แต่ RIND-EDSBs ชนิดที่หนึ่งจะกลับเพิ่มปริมาณขึ้นได้เมื่อเซลล์ถูกเหนี่ยวนำด้วย TSA พร้อมๆ กับการใส่วานิลลิน (Vanillin) ซึ่งเป็นตัวยับยั้งโปรตีน DNA-PKcs และคาเฟอีน (Caffeine) ซึ่งเป็นตัวยับยั้งโปรตีน ATM ดังนั้นจึงตั้งสมมติฐานว่า RIND-EDSBs ที่สามารถพบได้ซึ่งเป็น RIND-EDSBs ที่มีบทบาทในทางสรีรวิทยาของเซลล์น่าจะช่วยป้องกันการเกิด EDSBs ได้ เนื่องจากการลดลงของ RIND-EDSBs โดยการเหนี่ยวนำด้วย TSA เป็นการเพิ่ม RIND-EDSBs ที่ส่งผลต่อพยาธิสภาพบางอย่างของเซลล์และทำให้เซลล์ตายเมื่อการซ่อมแซมถูกยับยั้ง จากการตั้งข้อสังเกตการลดลงของ RIND-EDSBs เกิดโดย 3 กระบวนการ ได้แก่ การมีหมู่เมทิลต่ำ, การเปลี่ยนสภาพโครมาตินด้วย TSA และการลดการทำงานของโปรตีน High-mobility group protein B1 (HMGB1) ที่มีบทบาทสำคัญเกี่ยวข้องกับโครมาติน และยังพบอีกว่าเกี่ยวกับความผันแปรของปริมาณ RIND-EDSBs ในสภาวะปกติของเซลล์ด้วย โดยที่เมื่อใส่วานิลลินให้กับเซลล์ที่ถูกใส่ TSA มาก่อนหรือเซลล์ที่ถูกลดการทำงานของโปรตีน HMGB1 มาก่อน จะพบการเพิ่มขึ้นของ EDSBs ที่ 2 ชั่วโมง เป็นผลให้การรอดชีวิตต่ำลงในเซลล์ทั้งสองชนิดตามมา นอกจากนี้ยังพบว่าปริมาณของ RIND-EDSBs ที่มีบทบาทในทางสรีรวิทยาของเซลล์มีความสัมพันธ์ไปในทางเดียวกับการรอดชีวิตของเซลล์ต่อวานิลลิน โดยสรุป RIND-EDSBs จะพบค้างอยู่ในเซลล์ปกติในปริมาณหนึ่งเนื่องด้วยบทบาทของ ดีเอนเอเมทิลเลชัน, ฮิสโตนอะเซติลเลชัน และโปรตีน HMGB1 ซึ่งการลดลงจะทำให้เกิด RIND-EDSBs ที่ส่งผลต่อพยาธิสภาพบางอย่างของเซลล์และทำให้เซลล์ตายเมื่อถูกยับยั้งโดยวานิลลิน และยังสันนิษฐานว่าหากไม่มีการยับยั้งกระบวนการซ่อมแซมดีเอนเอแล้ว RIND-EDSBs ที่ส่งผลต่อพยาธิสภาพบางอย่างของเซลล์อาจจะนำไปสู่การซ่อมแซมดีเอนเอที่ฉีกขาดทั้งสองสายแบบผิดพลาดได้ นอกจากนี้การลดลงของ RIND-EDSBs ที่มีบทบาทในทางสรีรวิทยาของเซลล์ที่เกิดจากการลดลงของระดับหมู่เมทิลในจีโนมอาจจะเป็นสาเหตุของการเกิดความไม่เสถียรในจีโนมได้จากกระบวนการที่กล่าวมาข้างต้น


DNA -- Methylation DNA damage Genomics -- Stability Genomics ดีเอ็นเอเมทิลเลชัน ความเสียหายของดีเอ็นเอ จีโนม -- ความเสถียร

LOCATIONCALL#STATUS
Medicine Library : ThesisA663r 2011CATALOGING



Location



Office of Academic Resources, Chulalongkorn University, Phayathai Rd. Pathumwan Bangkok 10330 Thailand

Contact Us

Tel. 0-2218-2929,
0-2218-2927 (Library Service)
0-2218-2903 (Administrative Division)
Fax. 0-2215-3617, 0-2218-2907

Social Network

  line

facebook   instragram