X-ray repair cross complementing 4 (XRCC4)‎ gene expressions as biomarkers for detection of ionizing radiation exposure

Other Title(s)

استخدام التعبير الجيني لجين XRCC4 4 كمؤشر بيولوجي في كشف التعرض بيولوجي في كشف التعرض للأشعة المؤينة

Joint Authors

Ali, Abd al-Sahib Kazim
Shu-Hong, Zhao

Source

Journal of Thi-Qar Science

Issue

Vol. 4, Issue 2 (31 May. 2014), pp.23-31, 9 p.

Publisher

University of Thi-Qar College of Science

Publication Date

2014-05-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

9

Main Subjects

Biology

Topics

Abstract AR

تضمنت الدراسة الحالية استخدام التعبير الجيني لجين XRCC4 كدليل بيولوجي في الكشف عن تأثير الجرع المنخفضة و العالية من الأشعة المؤينة (الأشعة السينية) في الفئران البيض Mus musculus من سلالة Balb / c، بعمر 4-6 أسبوع، و وزن 30-40 غم .

قسم اثنا و سبعون فأرا أبيضاً (36 ذكر و 36 أنثى) إلى مجموعتين بعد تشعيع كامل الجسم بالجرع 5 و 100 سنتي غراي (راد) من الأشعة السينية بمعدل جرعة 200 سنتي غراي دقيقة إضافة إلى مجموعة السيطرة.

عزل الرنا (RNA) بنجاح من جميع عينات الدم و الكبد لكامل الفئران بعد مرور 6، 48 ساعة و 10 أيام من التعرض للأشعة المذكورة إضافة إلى مجموعة السيطرة باستخدام طريقة تريزول (Trizol method)، و قيست كمية الرنا الكلية (μg / μl) total RNA بوساطة جهاز تحليل الحامض النووي و البروتين (Nucleic acid and protein analyzer) و اعتمادا على قيمتي الطول الموجي A280 / A260 حددت نقاوة الرنا إذ تراوحت بين 1.79-2.1، و تم التأكد من نوعية و سلامة الرنا RNA من التحلل بوساطة الترحيل الكهربائي على هلام الاكروز من خلال وجود ثلاث حزم 5S, 18S, 28S بشكل واضح.

و شملت الدراسة الاستنساخ العكسي Reverse Transcription (RT) للحامض النووي الرنا لتصنيع الحامض النووي الدنا المتمم cDNA باستخدام اختبار تفاعل السمسمي البوليمرازي Polymerase Chain Reactions (PCR) لكامل الدراسة المذكورة آنفا.

استخدم الدنا المتمم في تضخيم الجين المستخدم في الدراسة الحالية إذ تم اختيار البادئة (Primers) المتخصصة للجين XRCC4 و التي له علاقة بالأشعة المؤينة إضافة إلى بادئة السيطرة الداخلية (β-actin) internal control، و يلعب هذا الجين دورا مهماً في تنظيم الدورة الخلوية و عملية إصلاح الدنا، لذا فإن دراسته سوف تساهم في إمكانية استخدامه كدليل بيولوجي في الكشف عن التعرض أو التلوث بالإشعاع و بالتالي قد تساهم في فهم بعض الآليات غير المعروفة التي ربما تحدث خلال عملية تكوين السرطان بسبب الإشعاع.

حددت الظروف المثلى لتفاعل السلسلي البوليمرازي (PCR) باستخدام الصبغة المتفلورة السايبر الأخضر 1 (SYBR® Green 1) قبل إجراء التجارب باستخدام جهاز تفاعل السلسلي البوليمرازي الفوري الكمي Quantitative real time-PCR (QRT-PCR) و حللت نواتج التضاعف للبادئة المتخصصة للجين المستخدم مع حامض الدنا المتمم للعينات المدروسة بوساطة الترحيل الكهربائي و لوحظ الحزم بعد صبغ الهلام بصبغة بروميد الاثيديوم (Ethidium Bromide)، و كان الوزن الجزيئي 183bp زوج من القواعد النايتروجينية للجين المدروس.

درس التغيير في التعبير الجيني geneExpression لجين XRCC4 المستخدم و ذلك بقياس المستوى الكمي لذلك التعبير لنماذج الدم و الكبد لكامل الفئران بعد مرور 6، 48 ساعة و 10 أيام من التعرض للأشعة السينية المذكورة آنفا إضافة إلى مجموعة السيطرة و باستخدام جهاز تفاعل السلسلي البوليمرازي الفوري الكمي QRT-PCR.

بينت نتائج الدراسة وجود انخفاض معنوي (p < 0.05) في كمية التعبير الجيني للجين XRCC4 في عينات دم الفئران المعرضة للجرعتين 5 و 100 سنتي كري و بعد مرور 6، 48 ساعة و 10 أيام من التعرض للإشعاع.

كما وجد بأن لهذا الجين مستوى تنظيمي واطئ down-regulation بعد مرور 6 ساعات في عينات دم الفئران المعرضة لهاتين الجرعتين مقارنة بمجموعة السيطرة.

و على عكس ذلك لوحظ زيادة معنوية (p < 0.05) في كمية التعبير الجيني لذلك الجين في نسيج الكبد للفئران المعرضة للجرعتين المذكورتين بعد 6 و 48 ساعة فقط من التعرض للإشعاع.

كما أظهر هذا الجين مستوى تنظيمي عالي up-regulation بعد مرور 48 ساعة في نسيج الكبد للفئران المعرضة لجرعة 5 سنتي كري، بينما ظهر المستوى التنظيمي العالي up-regulation بعد 6 ساعات من التعرض للجرعة الإشعاعية 100 سنتي كري.

نستدل من نتائج الدراسة إلى إمكانية استخدام التغير في مستوى التعبير الجيني لجين XRCC4 مؤشرا بيولوجيا مفيداً يمكن استعماله في الكشف عن تعرض الكائنات الحية إلى الأشعة المؤينة.

Abstract EN

The present study aims at using the gene expression as biomarkers in the identification of the biological effects of low and high doses of ionizing radiation (X-ray) in white mice Mus musculus Balb / C, ages 4-6 weeks, weight 30-40 grams.

Seventy- two white mice (36 males and 36 females) were divided into two groups ; their whole body was exposed to 5 cGy (rad) and 100 cGy (rad) of X-ray radiation at a dose rate of 200 cGy / min, in addition to the control group.

Total RNA was successfully isolated using Trizol method from blood and liver samples of mice after 6,48 hours and 10 days of exposure to radiation as well as of the control group.

The RNA concentration was determined spectrophotometrically by measuring their absorbance using nucleic acid and protein analyzer that dependent on the ratio A260 / A280 of the wavelength which lead to the determination of RNA purity, it ranged from 1.79-2.1 in all mice groups.

RNA integrity and quality were confirmed by agarose gel electrophoresis.

Three bands such as 28s, 18s and 5s appeared in a visible manner.

This study involved the reverse transcription (RT) of the RNA for the manufacture of complementary DNA (cDNA) using the polymerase chain reaction (PCR) for investigation on above–mentioned groups of animals.

Complementary DNA was used in amplification of genes used in the present study, one type of specialized primers were selected for the gene as X-Ray repair cross complementing group 4 (XRCC4), which have a relation with ionizing radiation in addition to the primers for internal control (β-actin) gene.

The optimal conditions for PCR were determined using a dye (SYBR®Green 1).

This should be done before using the device quantitative real time-PCR (QRT-PCR) in experiments.

The products of replicated specialized primers for the genes concerned and the cDNA for the studied samples were electrophoretically separated in agarose gels.

The banding profiles were visualized by ethidium bromide staining, as the molecular weight was 183 bp nitrogen-base pair for XRCC4 gene.

The changes in the gene expression for the genes concerned were determined by measuring the quantitative levels of expression in the blood and liver samples of the group of mice after 6,48 hours and 10 days of exposure to X-ray, in addition to the control group using the device QRT-PCR.

The presence of significant reduction (p < 0.05) in the amount of gene expression for the XRCC4 gene in samples of blood and liver from mice exposed to both doses of 5 cGy and 100 cGy after 6,48 hours and 10 days of exposure to radiation.

This gene was down-regulation after 6 hours in the blood samples of mice exposed to these doses compared to the control group.

In contrast, there were to these finding, significant increases (p < 0.05) in the amounts of gene expression of this gene in the liver tissues of mice exposed to both doses after 6 and 48 hours of exposure to radiation.

This gene also showed up-regulation after 48 hours in the liver tissue of mice exposed to 5 cGy doses, while the up-regulation was appeared after 6 hours of exposure to 100 cGy dose of radiation.In conclusion, the results indicated that there is a possibility of using the changes in the level of XRCC4 gene expression as useful biomarkers for the detection of organism's exposure to ionizing radiation.

American Psychological Association (APA)

Ali, Abd al-Sahib Kazim& Shu-Hong, Zhao. 2014. X-ray repair cross complementing 4 (XRCC4) gene expressions as biomarkers for detection of ionizing radiation exposure. Journal of Thi-Qar Science،Vol. 4, no. 2, pp.23-31.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-408614

Modern Language Association (MLA)

Ali, Abd al-Sahib Kazim& Shu-Hong, Zhao. X-ray repair cross complementing 4 (XRCC4) gene expressions as biomarkers for detection of ionizing radiation exposure. Journal of Thi-Qar Science Vol. 4, no. 2 (May. 2014), pp.23-31.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-408614

American Medical Association (AMA)

Ali, Abd al-Sahib Kazim& Shu-Hong, Zhao. X-ray repair cross complementing 4 (XRCC4) gene expressions as biomarkers for detection of ionizing radiation exposure. Journal of Thi-Qar Science. 2014. Vol. 4, no. 2, pp.23-31.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-408614

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 30-31

Record ID

BIM-408614