scholarly journals Involvement of condensin in cellular senescence through gene regulation and compartmental reorganization

2019 ◽  
Vol 10 (1) ◽  
Author(s):  
Osamu Iwasaki ◽  
Hideki Tanizawa ◽  
Kyoung-Dong Kim ◽  
Andrew Kossenkov ◽  
Timothy Nacarelli ◽  
...  
Keyword(s):  
Gene Regulation ◽  
Human Genome ◽  
Cellular Senescence ◽  
Replicative Senescence ◽  
Telomere Shortening ◽  
3D Genome ◽  
Oncogene Expression ◽  
Genome Reorganization ◽  
Transcriptional Alterations ◽  
Full Activation

AbstractSenescence is induced by various stimuli such as oncogene expression and telomere shortening, referred to as oncogene-induced senescence (OIS) and replicative senescence (RS), respectively, and accompanied by global transcriptional alterations and 3D genome reorganization. Here, we demonstrate that the human condensin II complex participates in senescence via gene regulation and reorganization of euchromatic A and heterochromatic B compartments. Both OIS and RS are accompanied by A-to-B and B-to-A compartmental transitions, the latter of which occur more frequently and are undergone by 14% (430 Mb) of the human genome. Mechanistically, condensin is enriched in A compartments and implicated in B-to-A transitions. The full activation of senescence genes (SASP genes and p53 targets) requires condensin; its depletion impairs senescence markers. This study describes that condensin reinforces euchromatic A compartments and promotes B-to-A transitions, both of which are coupled to optimal expression of senescence genes, thereby allowing condensin to contribute to senescent processes.

scholarly journals HP1 drives de novo 3D genome reorganization in early Drosophila embryos

Nature ◽  
2021 ◽  
Author(s):  
Fides Zenk ◽  
Yinxiu Zhan ◽  
Pavel Kos ◽  
Eva Löser ◽  
Nazerke Atinbayeva ◽  
...  
Keyword(s):  
Genome Organization ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
High Throughput Sequencing ◽  
De Novo ◽  
Early Embryo ◽  
Heterochromatin Protein ◽  
Chromosome Conformation ◽  
3D Genome ◽  
Genome Reorganization

AbstractFundamental features of 3D genome organization are established de novo in the early embryo, including clustering of pericentromeric regions, the folding of chromosome arms and the segregation of chromosomes into active (A-) and inactive (B-) compartments. However, the molecular mechanisms that drive de novo organization remain unknown1,2. Here, by combining chromosome conformation capture (Hi-C), chromatin immunoprecipitation with high-throughput sequencing (ChIP–seq), 3D DNA fluorescence in situ hybridization (3D DNA FISH) and polymer simulations, we show that heterochromatin protein 1a (HP1a) is essential for de novo 3D genome organization during Drosophila early development. The binding of HP1a at pericentromeric heterochromatin is required to establish clustering of pericentromeric regions. Moreover, HP1a binding within chromosome arms is responsible for overall chromosome folding and has an important role in the formation of B-compartment regions. However, depletion of HP1a does not affect the A-compartment, which suggests that a different molecular mechanism segregates active chromosome regions. Our work identifies HP1a as an epigenetic regulator that is involved in establishing the global structure of the genome in the early embryo.

scholarly journals Obstructive Sleep Apnea as an Acceleration Trigger of Cellular Senescence Processes through Telomere Shortening

2021 ◽  
Vol 22 (22) ◽  
pp. 12536
Author(s):  
Szymon Turkiewicz ◽  
Marta Ditmer ◽  
Marcin Sochal ◽  
Piotr Białasiewicz ◽  
Dominik Strzelecki ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxidative Stress ◽  
Obstructive Sleep Apnea ◽  
Sleep Apnea ◽  
Circadian Clock ◽  
Chronic Inflammation ◽  
Cellular Senescence ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
Telomere Shortening ◽  
Age Related ◽  
Obstructive Sleep

Obstructive sleep apnea (OSA) is chronic disorder which is characterized by recurrent pauses of breathing during sleep which leads to hypoxia and its two main pathological sequelae: oxidative stress and chronic inflammation. Both are also associated with cellular senescence. As OSA patients present with higher prevalence of age-related disorders, such as atrial hypertension or diabetes mellitus type 2, a relationship between OSA and accelerated aging is observable. Furthermore, it has been established that these OSA are associated with telomere shortening. This process in OSA is likely caused by increased oxidative DNA damage due to increased reactive oxygen species levels, DNA repair disruptions, hypoxia, chronic inflammation, and circadian clock disturbances. The aim of the review is to summarize study outcomes on changes in leukocyte telomere length (LTL) in OSA patients and describe possible molecular mechanisms which connect cellular senescence and the pathophysiology of OSA. The majority of OSA patients are characterized by LTL attrition due to oxidative stress, hypoxia and inflammation, which make a kind of positive feedback loop, and circadian clock disturbance.

scholarly journals Μελέτη της κυτταρικής γήρανσης στον ομαλό λειχήνα του στόματος με τη χρήση της ειδικής χρώσης της λιποφουσκίνης με sudan black B, μιά πρωτότυπη μέθοδο ανίχνευσης γηρασμένων κυττάρων

2014 ◽  
Author(s):  
Ελένη Γεωργακοπούλου
Keyword(s):  
Cellular Senescence ◽  
Replicative Senescence ◽  
Sudan Black B ◽  
Beta Galactosidase

Ως κυτταρική γήρανση (cellular senescence) ορίζεται η μη αναστρέψιμη παύση του κυτταρικού κύκλου συνεπεία είτε εξάντλησης των τελομερών, είτε κυτταρικού στρες, και θεωρείται μηχανισμός αντίστασης στην καρκινογένεση. Το φαινόμενο της κυτταρικής γήρανσης αποτελεί μια ερευνητική πρόκληση μιας και αποτελεί συνδετικό κρίκο μεταξύ της φυσιολογικής γήρανσης της χρόνιας φλεγμονής και βασικών μονοπατιών της καρκινογένεσης. Ο μέχρι σήμερα πιο αξιόπιστος δείκτης κυτταρικής γήρανσης είναι η ανίχνευση της δραστηριότητας της β- γαλακτοσιδάσης των γηρασμένων κυττάρων ,(senescence-associated-beta-galactosidase SA-β-gal). Η μέθοδος αυτή δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε αρχειακό υλικό (ιστούς εγκιβωτισμένους σε παραφίνη) αλλά μόνο σε φρέσκους ιστούς και σε τομές από άμεσα κατεψυγμένους ιστούς (κρυοτομές). Εξαιτίας αυτού του περιορισμού υπάρχει έλλειψη εκτενών κλινικοπαθολογικών μελετών για την κυτταρική γήρανση.ΣΚΟΠΟΣ : Επιχειρήθηκε η αναζήτηση ενός βιολογικού δείκτη κυτταρικής γήρανσης, με εφαρμογή σε αρχειακό υλικό. Επίσης, μελετήθηκε η πρωτότυπη χρησιμοποίησή του ως δείκτη κυτταρικής γήρανσης σε ένα χρόνιο φλεγμονώδες νόσημα που αποτελεί μοντέλο συσχέτισης χρόνιας φλεγμονής και καρκίνου, τον Ομαλό λειχήνα του στόματος.ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ : Αναζητώντας μια μέθοδο ανίχνευσης γηρασμένων κυττάρων εφαρμόσιμη σε αρχειακό υλικό, αξιολογήσαμε την ιστοχημική χρώση Sudan-Black B (SBB), που είναι ειδική για την ανίχνευση της λιποφουσκίνης. Η λιποφουσκίνη είναι ένα συσσωμάτωμα οξειδωμένων πρωτεϊνών, λιπιδίων και μετάλλων, η οποία συσσωρεύεται σε γηρασμένους ιστούς. Αναλύσαμε κυτταρικά συστήματα στα οποία προκλήθηκε κυτταρική γήρανση είτε ύστερα από εξάντληση του πολλαπλασιασμού (replicative senescence) ή από στρεσογόνα ερεθίσματα, προ-καρκινικές αλλοιώσεις σε υπό προϋποθέσεις knock-in ποντίκια που παρουσιάζουν γήρανση, και τέλος σε ανθρώπινες προκαρκινικές αλλοιώσεις που γνωρίζουμε ότι περιέχουν γηρασμένα κύτταρα. Η τεχνική εν συνεχεία εφαρμόστηκε σε δείγματα Ομαλού λειχήνα, Ακανθοκυτταρικού καρκινώματος στόματος , καλοήθεις βλάβες στοματικού βλεννογόνου (ινώματα) και φυσιολογικού στοματικού βλεννογόνου.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ : Στα παραπάνω πειράματα αποδείξαμε την συνταύτιση της λιποφουσκίνης και του SA-β-gal σε in vitro και in vivo γηρασμένα κύττταρα (κατεψυγμένους ιστούς). Tα ευρήματα αυτά συνηγορούν πως η λιποφουσκίνη είναι ένας ικανός υποψήφιος δείκτης κυτταρικής γήρανσης. Επιπρόσθετα, κατεψυγμένοι ιστοί θετικοί για SA-β-gal μονιμοποιήθηκαν σε φορμόλη, εγκλείστηκαν σε παραφίνη και βάφτηκαν με SBB. Οι αντίστοιχες SA-β-gal θετικές περιοχές στον ιστό βάφτηκαν ειδικά για λιποφουσκίνη με SBB, ενώ οι ιστοί που ήταν αρνητικοί για SA-β-gal βρέθηκαν και αρνητικοί για τη λιποφουσκίνη. Τα ευρήματα αυτά ενισχύουν περαιτέρω την ευαισθησία και την ειδικότητα της SBB χρώσης για την ανάδειξη γηρασμένων κυττάρων σε αρχειακό υλικό. Η τελευταία μοναδική ιδιότητα του SBB μπορεί να αξιοποιηθεί για κλινικοπαθολογικές μελέτες στο ευρέως διαθέσιμο αρχειακό υλικό. Επιπρόσθετα, η εφαρμογή της τεχνικής σε τομές παραφίνης από Ομαλό λειχήνα, Ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα σε ινώματα και φυσιολογικό ιστό στόματος, ανέδειξε την παρουσία γηρασμένων ινοβλαστών στις τομές των ινωμάτων και του Ομαλού λειχήνα και την απουσία τους στο φυσιολογικό ιστό και το Ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος. Τα ευρήματα αυτά συνηγορούν υπερ μιας προστατευτικής δράσης αυτών των κυττάρων , πιθανά στα πλαίσια μιας καλοήθους αντίδρασης του στρώματος.

Photobiomodulation with 590 nm Wavelength Delays the Telomere Shortening and Replicative Senescence of Human Dermal Fibroblasts In Vitro

2020 ◽  
Vol 38 (11) ◽  
pp. 656-660
Author(s):  
Borislav Arabadjiev ◽  
Roumen Pankov ◽  
Ivelina Vassileva ◽  
Lyuben Sashov Petrov ◽  
Ivan Buchvarov
Keyword(s):  
Replicative Senescence ◽  
Dermal Fibroblasts ◽  
Human Dermal Fibroblasts ◽  
Telomere Shortening

scholarly journals Role of p14ARF in Replicative and Induced Senescence of Human Fibroblasts

2001 ◽  
Vol 21 (20) ◽  
pp. 6748-6757 ◽  
Author(s):  
Wenyi Wei ◽  
Ruth M. Hemmer ◽  
John M. Sedivy
Keyword(s):  
Replicative Senescence ◽  
Human Fibroblasts ◽  
Growth Arrest ◽  
Fibroblast Cell ◽  
Cell Types ◽  
Major Pathway ◽  
Telomere Shortening ◽  
Normal Human ◽  
Cell Strains

ABSTRACT Following a proliferative phase of variable duration, most normal somatic cells enter a growth arrest state known as replicative senescence. In addition to telomere shortening, a variety of environmental insults and signaling imbalances can elicit phenotypes closely resembling senescence. We used p53−/− and p21−/− human fibroblast cell strains constructed by gene targeting to investigate the involvement of the Arf-Mdm2-p53-p21 pathway in natural as well as premature senescence states. We propose that in cell types that upregulate p21 during replicative exhaustion, such as normal human fibroblasts, p53, p21, and Rb act sequentially and constitute the major pathway for establishing growth arrest and that the telomere-initiated signal enters this pathway at the level of p53. Our results also revealed a number of significant differences between human and rodent fibroblasts in the regulation of senescence pathways.

5892Elimination of cells expressing Senescence associated glycoprotein (SAGP) attenuates the atherosclerotic diseases

2019 ◽  
Vol 40 (Supplement_1) ◽  
Author(s):  
M Suda ◽  
I Shimizu ◽  
Y Yoshida ◽  
G Katsuumi ◽  
Y Hayashi ◽  
...  
Keyword(s):  
Endothelial Cells ◽  
Transgenic Mice ◽  
Atherosclerotic Plaque ◽  
Cellular Senescence ◽  
Knockout Mice ◽  
Diphtheria Toxin ◽  
Replicative Senescence ◽  
Plaque Burden ◽  
Human Endothelial Cells ◽  
Apoe Ko

Abstract Cellular senescence is defined as a state of irreversible growth arrest and is accompanied by changes of both cell morphology and gene expression. Although accumulation of senescent vascular endothelial cells impair the vessel homeostasis and promote atherosclerotic diseases, underlying mechanisms are largely unknown. In this study, we identified a novel protein, senescence-associated glycoprotein (SAGP), as a biomarker of cellular senescence and we found modulation of SAGP or elimination of senescent cells targeting SAGP would become a novel therapy for atherosclerotic diseases. We found that SAGP expression was significantly increased in human endothelial cells undergoing replicative senescence compared with young endothelial cells. We also found SAGP expression in aorta was significantly increased both in chronological aging mice or ApoE knockout mice. Furthermore, we measured SAGP expression in patients registered in our hospital and found that mean SAGP expression was significantly higher in patients with atherosclerotic diseases compared to patients without atherosclerotic diseases.These data suggest that SAGP would become a novel cellular senescence and/or atherosclerotic disease marker. Genetic deletion of SAGP resulted in high level of mitochondrial reactive oxygen species (ROS) and promoted premature senescence in human endothelial cells. And this associated with suppression of mitochondrial autophagy, mitophagy. We found SAGP co-localized with lysosome by immunocytochemistry. In addition, the electron microscopy analysis revealed that the dysfunctional lysosomes were accumulated in SAGP knockdown endothelial cell, suggesting that SAGP maintain lysosomal homeostasis. Next, wegenerated ApoE-KO/ SAGP overexpression mice and found that atherosclerotic plaque burden was attenuated in these double-transgenic mice. In contrast, SAGP/ApoE double knockout mice showed progression in atherosclerosis. These data suggest that modulation of SAGPwould become a new therapeutic target for atherosclerotic diseases. SAGP vaccine Recently, it is reported that elimination of senescent cells (senolysis) reversibly improved pathological aging phenotypes and also extended the lifespan. We have taken another approach for atherosclerotic diseases, senolytic therapy targeting SAGP. We generated SAGP-DTR (diphtheria toxin receptor) transgenic mice, in which we could eliminate the SAGP- positive senescent cells using DT (diphtheria toxin). We found elimination of SAGP positive senescent cells significantly reduced the atherosclerotic plaque burden, indicating that SAGP would become a useful target for senolytic therapy. We then developed a cytotoxic vaccine targeting SAGP. Treatment with SAGP vaccine successfully eliminated SAGP positive senescent cells. Administration of SAGP vaccine to ApoE-KO mice significantly reduced atherogenesis. These data indicate that targeting SAGP-positive cells could become a strategy for senolytic therapy.

Induction of Telomere Shortening and Replicative Senescence by Cryopreservation

2001 ◽  
Vol 282 (2) ◽  
pp. 493-498 ◽  
Author(s):  
Shigeru Honda ◽  
Andrea Weigel ◽  
Leonard M. Hjelmeland ◽  
James T. Handa
Keyword(s):  
Replicative Senescence ◽  
Telomere Shortening
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document