Real time in vitro regulation of DNA methylation using a 5-fluorouracil conjugated DNA-based stimuli-responsive platform

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 5, Issue 7, 2013, Pages 2604-2609

  Mao, Xiuhai ^a   Wei, Ming ^a   Zhu, Chengfeng ^a   Lu, Jianxin ^b   Gao, Jimin ^b   Simon, Anna J ^c   Shi, Jiye ^a,d   Huang, Qing ^a   Fan, Chunhai ^a  

^a SHANGHAI INSTITUTE OF APPLIED PHYSICS   (China)

^b BEIJING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS   (China)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^d UCB PHARMA   (Belgium)

Author keywords

anticancer drug; functional DNA; nicking endonuclease; self regulation; signal amplification

Indexed keywords

ANTICANCER DRUG; FUNCTIONAL DNAS; NICKING ENDONUCLEASE; SELF-REGULATION; SIGNAL AMPLIFICATIONS;

ALKYLATION; METHYLATION;

DNA;

ADENINE; ALKYLATING AGENT; CARBOCYANINE; CYANINE DYE 3; DNA; FLUOROURACIL; RESTRICTION ENDONUCLEASE; SINGLE STRANDED DNA; SITE SPECIFIC DNA METHYLTRANSFERASE (ADENINE SPECIFIC);

CHEMISTRY; CONFOCAL MICROSCOPY; DNA METHYLATION; HELA CELL LINE; HUMAN; METABOLISM; SPECTROFLUOROMETRY;

ADENINE; ANTINEOPLASTIC AGENTS, ALKYLATING; CARBOCYANINES; DNA; DNA METHYLATION; DNA RESTRICTION ENZYMES; DNA, SINGLE-STRANDED; FLUOROURACIL; HELA CELLS; HUMANS; MICROSCOPY, CONFOCAL; SITE-SPECIFIC DNA-METHYLTRANSFERASE (ADENINE-SPECIFIC); SPECTROMETRY, FLUORESCENCE;

EID: 84876110082     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am3033052     Document Type: Article

References (78)

1. Colot, V.; Rossignol, J. BioEssays 1999, 21, 402-411
2. Doerfler, W. Annu. Rev. Biochem. 1983, 52, 93-124
3. Jones, P. A.; Takai, D. Science 2001, 293, 1068-1070
4. Riggs, A. Cytogen. Genome Res. 1975, 14, 9-25
5. Mirouze, M.; Lieberman-Lazarovich, M.; Aversano, R.; Bucher, E.; Nicolet, J.; Reinders, J.; Paszkowski, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 5880-5885
6. Cheung, H. H.; Lee, T. L.; Davis, A. J.; Taft, D. H.; Rennert, O. M.; Chan, W. Y. Br. J. Cancer 2010, 102, 419-427
7. Dulac, C. Nature 2010, 465, 728-735
8. Weis, K. Cell 2003, 112, 441-451
9. Onyango, P.; Jiang, S.; Uejima, H.; Shamblott, M. J.; Gearhart, J. D.; Cui, H. M.; Feinberg, A. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 10599-10604
10. Smith, Z. D.; Chan, M. M.; Mikkelsen, T. S.; Gu, H.; Gnirke, A.; Regev, A.; Meissner, A. Nature 2012, 484, 339-U74
11. Heyn, H.; Li, N.; Wang, J.; Esteller, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 10522-10527
12. Laird, P. W.; Jaenisch, R. Annu. Rev. Genet. 1996, 30, 441-464
13. Bird, A. Genes Dev. 2002, 16, 6-21
14. Chen, Z.-x.; Riggs, A. D. J. Biol. Chem. 2011, 286, 18347-18353
15. Rubin, A. F.; Green, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 21766-21770
16. Chuang, T.-J.; Chen, F.-C.; Chen, Y.-Z. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15841-15846
17. Tao, Y.; Xi, S.; Shan, J.; Maunakea, A.; Che, A.; Briones, V.; Lee, E. Y.; Geiman, T.; Huang, J.; Stephens, R.; Leighty, R. M.; Zhao, K.; Muegge, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 5626-5631
18. Williams, K.; Christensen, J.; Johansen, J. V.; Cloos, P. A. C.; Rappsilber, J.; Helin, K. Nature 2011, 473, 343-U472
19. Esteller, M. Oncogene 2002, 21, 5427-5440
20. Hill, V. K.; Ricketts, C.; Bieche, I.; Vacher, S.; Gentle, D.; Lewis, C.; Maher, E. R.; Latif, F. Cancer Res. 2011, 71, 2988-2999
21. McCabe, N. T.; Lee, E. K.; Vertino, P. M. Cancer Res. 2009, 69, 282-291
22. Yi, J. M.; Tsai, H.-C.; Gloeckner, S. C.; Schuebel, K. E.; Baylin, S. B. Cancer Res. 2008, 68, 8094-8103
23. Lister, R.; Pelizzola, M.; Kida, Y. S.; Thomson, J. A.; Evans, R. M.; Ecker, J. R. Nature 2011, 471, 68-U84
24. Moertel, C.; Frytak, S.; Hahn, R.; O'Connell, M.; Reitemeier, R.; Rubin, J.; Schutt, A.; Weiland, L.; Childs, D.; Holbrook, M. Cancer 2006, 48, 1705-1710
25. Longley, D. B.; Johnston, P. G. Apoptosis, Cell Signaling, and Human Diseases; Humana Press: New York, 2007; pp 263-278.
26. Salonga, D.; Danenberg, K. D.; Johnson, M.; Metzger, R.; Groshen, S.; Tsao-Wei, D. D.; Lenz, H.-J.; Leichman, C. G.; Leichman, L.; Diasio, R. B. Clin. Cancer Res. 2000, 6, 1322-1327
27. Toyota, M.; Suzuki, H.; Yamashita, T.; Hirata, K.; Imai, K.; Tokino, T.; Shinomura, Y. Cancer Sci. 2009, 100, 787-791
28. Egger, G.; Liang, G. N.; Aparicio, A.; Jones, P. A. Nature 2004, 429, 457-463
29. Nakamura, H.; Mullen, J. T.; Chandrasekhar, S.; Pawlik, T. M.; Yoon, S. S.; Tanabe, K. K. Cancer Res. 2001, 61, 5447-5452
30. Sotiriou, C.; Neo, S.-Y.; McShane, L. M.; Korn, E. L.; Long, P. M.; Jazaeri, A.; Martiat, P.; Fox, S. B.; Harris, A. L.; Liu, E. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 10393-10398
31. Ingraham, H. A.; Tseng, B. Y.; Goulian, M. Cancer Res. 1980, 40, 998-1001
32. Goette, D. K. J. Am. Acad. Dermat. 1981, 4, 633-649
33. de Gramont, A. d.; Figer, A.; Seymour, M.; Homerin, M.; Hmissi, A.; Cassidy, J.; Boni, C.; Cortes-Funes, H.; Cervantes, A.; Freyer, G. J. Clin. Oncol. 2000, 18, 2938-2947
34. Bamias, A.; Hill, M. E.; Cunningham, D.; Norman, A. R.; Ahmed, F. Y.; Webb, A.; Watson, M.; Hill, A. S.; Nicolson, M. C.; O'Brien, M. E. Cancer 1998, 77, 1978-1985
35. Han, D.; Zhu, Z.; Wu, C.; Peng, L.; Zhou, L.; Gulbakan, B.; Zhu, G.; Williams, K. R.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20797-20804
36. Yang, A. S.; Estcio, M. R.; Doshi, K.; Kondo, Y.; Tajara, E. H.; Issa, J. J. Nucleic Acids Res. 2004, 32, e38-e38
37. Eads, C. A.; Danenberg, K. D.; Kawakami, K.; Saltz, L. B.; Blake, C.; Shibata, D.; Danenberg, P. V.; Laird, P. W. Nucleic Acids Res. 2000, 28, e32-00
38. Barrows, L. R.; Magee, P. N. Carcinogenesis 1982, 3, 349-351
39. Cao, A.; Tang, Y.; Liu, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 4, 3773-3778
40. Cheng, Y.; Yu, S.; Zhen, X.; Wang, X.; Wu, W.; Jiang, X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 5325-5332
41. Xiang, Y.; Lu, Y. Nat. Chem. 2011, 3, 697-703
42. Zheng, X.; Liu, Q.; Jing, C.; Li, Y.; Li, D.; Luo, W.; Wen, Y.; He, Y.; Huang, Q.; Long, Y.-T.; Fan, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11994-11998
43. Gerasimaite, R.; Vilkaitis, G.; Klimasauskas, S. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 7332-7341
44. Liu, T.; Zhao, J.; Zhang, D.; Li, G. Anal. Chem. 2009, 82, 229-233
45. Li, J.; Yan, H. F.; Wang, K. M.; Tan, W. H.; Zhou, X. W. Anal. Chem. 2007, 79, 1050-1056
46. Rowe, A. A.; Miller, E. A.; Plaxco, K. W. Anal. Chem. 2010, 82, 7090-7095
47. Song, G.; Chen, C.; Ren, J.; Qu, X. ACS Nano 2009, 3, 1183-1189
48. Arakawa, T.; Ohta, T.; Abiko, Y.; Okayama, M.; Mizoguchi, I.; Takuma, T. Anal. Biochem. 2011, 416, 211-217
49. Umezu, T.; Ohyashiki, K.; Ohyashiki, J. H. Anal. Biochem. 2011, 415, 145-150
50. Hemeon, I.; Gutierrez, J. A.; Ho, M.-C.; Schramm, V. L. Anal. Chem. 2011, 83, 4996-5004
51. Luo, X.; Liu, Y.; Kubicek, S.; Myllyharju, J.; Tumber, A.; Ng, S.; Che, K. H.; Podoll, J.; Heightman, T. D.; Oppermann, U.; Schreiber, S. L.; Wang, X. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9451-9456
52. Cipriany, B. R.; Murphy, P. J.; Hagarman, J. A.; Soloway, P. D.; Craighead, H. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 8477-8482
53. Chen, T.; Xu, S.; Zhao, T.; Zhu, L.; Wei, D.; Li, Y.; Zhang, H.; Zhao, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 5766-5774
54. Baeissa, A.; Dave, N.; Smith, B. D.; Liu, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 3594-3600
55. Yang, G.; Yuan, H.; Zhu, C.; Liu, L.; Yang, Q.; Lv, F.; Wang, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 2334-2337
56. Yang, Q.; Qiu, T.; Wu, W.; Zhu, C.; Liu, L.; Ying, J.; Wang, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 4539-4545
57. Wen, Y.; Pei, H.; Wan, Y.; Su, Y.; Huang, Q.; Song, S.; Fan, C. Anal. Chem. 2011, 83, 7418-7423
58. Chen, P.; Pan, D.; Fan, C.; Chen, J.; Huang, K.; Wang, D.; Zhang, H.; Li, Y.; Feng, G.; Liang, P.; He, L.; Shi, Y. Nat. Nanotechnol. 2010, 6, 639-644
59. Wood, R. J.; McKelvie, J. C.; Maynard-Smith, M. D.; Roach, P. L. Nucleic Acids Res. 2010, 38.
60. Hosoda, K.; Matsuura, T.; Kita, H.; Ichihashi, N.; Tsukada, K.; Urabe, I.; Yomo, T. RNA 2008, 14, 584-592
61. Su, J.; He, X.; Wang, Y.; Wang, K.; Chen, Z.; Yan, G. Biosens. Bioelectron. 2012, 36, 123-128
62. Zhao, Y.; Chen, F.; Wu, Y.; Dong, Y.; Fan, C. Biosens. Bioelectron. 2012, 42, 56-61
63. Stancheva, I.; Lucchini, R.; Koller, T.; Sogo, J. M. Nucleic Acids Res. 1997, 25, 1727-1735
64. Wallecha, A.; Munster, V.; Correnti, J.; Chan, T.; van der Woude, M. J. Bacteriol. 2002, 184, 3338-3347
65. Lee, B.; Morano, A.; Porcellini, A.; Muller, M. T. Nucleic Acids Res. 2012, 40, 2481-2493
66. Malagnac, F.; Wendel, B.; Goyon, C.; Faugeron, G.; Zickler, D.; Rossignol, J. L.; NoyerWeidner, M.; Vollmayr, P.; Trautner, T. A.; Walter, J. Cell 1997, 91, 281-290
67. Koike, H.; Yokoyama, K.; Kawashima, T.; Clowney, L.; Suzuki, M. Proc. Jpn. Acad. B-Phys. Biol. Sci. 2005, 81, 278-290
68. Troester, H.; Bub, S.; Hunziker, A.; Trendelenburg, M. F. Gene 2000, 258, 95-108
69. Lobner-Olesen, A.; Skovgaard, O.; Marinus, M. G. Curr. Opin. Microbiol. 2005, 8, 154-160
70. Malet-Martino, M.; Martino, R. Oncologist 2002, 7, 288-323
71. Lin, C.-C.; Fu, C.-H. Drug Delivery 2009, 16, 274-279
72. Li, J. W. J.; Chu, Y. Z.; Lee, B. Y. H.; Xie, X. L. S. Nucleic Acids Res. 2008, 36.
73. Zhu, C. F.; Wen, Y. Q.; Li, D.; Wang, L. H.; Song, S. P.; Fan, C. H.; Willner, I. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 11898-11903
74. Wang, T. L.; Diaz, L. A.; Velculescu, V. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 3089-3094
75. Yoo, B. K.; Gredler, R.; Vozhilla, N.; Su, Z.-z.; Chen, D.; Forcier, T.; Shah, K.; Saxena, U.; Hansen, U.; Fisher, P. B.; Sarkar, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 12938-12943
76. Hulme, A. T.; Price, S. L.; Tocher, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1116-1117
77. Dou, Z. P.; Xu, Y. Y.; Sun, H. F.; Liu, Y. F. Nanoscale 2012, 4, 4624-4630
78. Li, J.; Pei, H.; Zhu, B.; Liang, L.; Wei, M.; He, Y.; Chen, N.; Li, D.; Huang, Q.; Fan, C. ACS Nano 2010, 5, 8783-8789