Direct and Base Excision Repair-Mediated Regulation of a GC-Rich cis -Element in Response to 5-Formylcytosine and 5-Carboxycytosine

Stepwise oxidation of the epigenetic mark 5-methylcytosine and base excision repair (BER) of the resulting 5-formylcytosine (5-fC) and 5-carboxycytosine (5-caC) may provide a mechanism for reactivation of epigenetically silenced genes; however, the functions of 5-fC and 5-caC at defined gene elements are scarcely explored. We analyzed the expression of reporter constructs containing either 2′-deoxy-(5-fC/5-caC) or their BER-resistant 2′-fluorinated analogs, asymmetrically incorporated into CG-dinucleotide of the GC box cis -element (5′-TGGGCGGAGC) upstream from the RNA polymerase II core promoter. In the absence of BER, 5-caC caused a strong inhibition of the promoter activity, whereas 5-fC had almost no effect, similar to 5-methylcytosine or 5-hydroxymethylcytosine. BER of 5-caC caused a transient but significant promoter reactivation, succeeded by silencing during the following hours. Both responses strictly required thymine DNA glycosylase (TDG); however, the silencing phase additionally demanded a 5′-endonuclease (likely APE1) activity and was also induced by 5-fC or an apurinic/apyrimidinic site. We propose that 5-caC may act as a repressory mark to prevent premature activation of promoters undergoing the final stages of DNA demethylation, when the symmetric CpG methylation has already been lost. Remarkably, the downstream promoter activation or repression responses are regulated by two separate BER steps, where TDG and APE1 act as potential switches

8-Oxo-7,8-dihydroguanine in DNA does not constitute a barrier to transcription, but is converted into transcription-blocking damage by OGG1

The common DNA base modification 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxo-G) affects the efficiency and fidelity of transcription. We constructed plasmid substrates carrying single 8-oxo-G residues, specifically positioned in the transcribed or the non-transcribed DNA strands, to investigate their effects on the expression of an EGFP reporter gene and to explore the role of base excision repair in the mechanism of transcription inhibition. We report that 8-oxo-G does not directly block transcription in cells, since a single 8-oxo-G in the transcribed DNA strand did not reduce the EGFP expression levels in repair-deficient (OGG1-null) mouse embryonic fibroblast cell lines. Rather, inhibition of transcription by 8-oxo-G fully depends on 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) and, at the same time, does not require the localization of the lesion in the transcribed DNA strand. We propose that the interruption of transcription is induced by base excision repair intermediates and, therefore, could be a common consequence of various DNA base modifications. Concordantly, the non-blocking DNA modification uracil was also found to inhibit transcription, but in an OGG1-independent manner

Изучение массового сознания и его динамики в социологических исследованиях

The article is dedicated to analysis of the approaches used to study mass consciousness and the methods of their dynamics research. The two following approaches are reviewed: aggregative and group. The author shows that the study of the dynamics of mass consciousness in the modern day science is performed via computer modeling applying agent-oriented models and mass surveys of public opinion. Special attention is given to the concept of mass consciousness according to B. Grushin, where the mass consciousness is analyzed as a complex phenomenon according to its structure and the formation process. It is further analyzed what this particular concept is able to provide for the mass consciousness studies in the times of crises, similar to the situation of the military conflict at the East. It is then proven that the dialectic approach should be used as the basis for the mass consciousness studies adjusted for the interaction dynamics between the individual and collective, spontaneous and the institutionalized inside the collective consciousness. The mass consciousness is a complex structural formation, both heterogeneous and syncretical. Inside this structure one must distinguish between the layers that differ in depth and mobility and pay attention to its various conditions. The layers represent different worldviews, where, depending on the situation, scientific, religious or mystical images of the world can be actualized along with their ideological, moral and aesthetic precepts. These can cross, merge or coexist without contradicting each other and get actualized to a different extent. Besides the aforementioned the mass consciousness serves as a carrier of different kinds of deep, hard to change formations, such as «historical/collective memory», memlexes as well as superficial, most actualized forms, such as mems. It has «public/formal», socially accepted, and «private/real» levels that manifest themselves, in particular, in the forms of doublethink. In the conditions of military conflict all of this is getting complicated by the social mimicry. The states of mass consciousness are – public opinion and public attitude. In order to perform analysis of the interactions of spontaneous and institutional signal types inside the mass consciousness one can use the instruments of TouchPoint analysis applied in marketing.У статті розглядаються підходи до визначення масової свідомості та методи дослідження її динаміки. Розглядаються два підходи: агрегаційний та груповий. Особлива увага приділена концепції масової свідомості Б. Грушина, в якій масова свідомість є складним феноменом за структурою та процесом формування. З’ясовується, що ця концепція може дати для дослідження масової свідомості у кризовий період, яким є ситуація військового конфлікту на аході України. Показано, що динаміка масової свідомості в сучасній науці досліджується за допомогою комп’ютерного моделювання з застосуванням агенто-орієнтованих моделей та масових опитувань суспільної думки. Математичні моделі дозволяють здійснити імітаційне моделювання процесів формування суспільної думки і показують, що динаміка думок, залежить від їх подібності та простору взаємодії. Математичне моделювання демонструє процес комунікації суспільної думки, відштовхуючись від агрегаційного бачення спільноти, ігноруючи зміст комунікації. Масові опитування, навпаки, сконцентровані переважно на змісті масової свідомості. Фіксація динаміки можлива завдяки моніторинговим проектам. Вони показують такі особливості масової свідомості, як багатошаровість, пластичність, вибірковість сприйняття інформації. Демонструється, що масова свідомість детермінована процесами взаємодії в ході спільної діяльності та інституційними впливами. З’ясовано дослідницькі можливості такого методу маркетингового дослідження, як TouchPoint аналіз для аналізу взаємодії стихійного та інституційного в масовій свідомості.В статье рассматриваются подходы к определению массового сознания и методы исследования его динамики. Рассматриваются два подхода: агрегационный и групповой. Особое внимание уделено концепции массового сознания Б. Грушина, в которой массовое сознание является сложным структурным и процессуальным феноменом. Рассматривается, что эта концепция может дать для исследования массового сознания в кризисный период, которым является ситуация военного конфликта на востоке Украины.Показано, что динамика массового сознания в современной науке исследуется с помощью компьютерного моделирования с применением агенто-ориентированных моделей и массовых опросов общественного мнения. Математические модели позволяют осуществить имитационное моделирование процессов формирования общественного мнения и показывают, что динамика мнений зависит от меры совпадения мнений и пространства взаимодействия. Математическое моделирование демонстрирует процесс коммуникации общественного мнения, базируясь агрегационном видении общности, игнорируя содержание коммуникации. Массовые опросы, наоборот, сконцентрированы преимущественно на содержании массового сознания. Фиксация динамики возможна благодаря мониторинговым проектам. Они показывают такие особенности массового сознания, как многослойность, пластичность, избирательность восприятия информации. Демонстрируется, что массовое сознание детерминировано процессами взаимодействия в ходе совместной деятельности и институциональными воздействиями. Показаны исследовательские возможности такого метода маркетингового исследования, как TouchPoint анализ для анализа взаимодействия стихийного и институционального в массовом сознании

Gene silencing induced by oxidative DNA base damage: association with local decrease of histone H4 acetylation in the promoter region

Oxidized DNA bases, particularly 7,8-dihydro-8-oxoguanine (8-oxoG), are endogenously generated in cells, being a cause of carcinogenic mutations and possibly interfering with gene expression. We found that expression of an oxidatively damaged plasmid DNA is impaired after delivery into human host cells not only due to decreased retention in the transfected cells, but also due to selective silencing of the damaged reporter gene. To test whether the gene silencing was associated with a specific change of the chromatin structure, we determined the levels of histone modifications related to transcriptional activation (acetylated histones H3 and H4) or repression (methylated K9 and K27 of the histone H3, and histone H1) in the promoter region and in the downstream transcribed DNA. Acetylation of histone H4 was found to be specifically decreased by 25% in the proximal promoter region of the damaged gene, while minor quantitative changes in other tested chromatin components could not be proven as significant. Treatment with an inhibitor of histone deacetylases, trichostatin A, partially restored expression of the damaged DNA, suggesting a causal connection between the changes of histone acetylation and persistent gene repression. Based on these findings, we propose that silencing of the oxidatively damaged DNA may occur in a chromatin-mediated mechanism

Cockayne Syndrome: Varied Requirement of Transcription-Coupled Nucleotide Excision Repair for the Removal of Three Structurally Different Adducts from Transcribed DNA

Hereditary defects in the transcription-coupled nucleotide excision repair (TC-NER) pathway of damaged DNA cause severe neurodegenerative disease Cockayne syndrome (CS) however the origin and chemical nature of the underlying DNA damage had remained unknown. To find out to which degree the structural properties of DNA lesions determine the extent of transcription arrest in human CS cells we performed quantitative host cell reactivation analyses of expression vectors containing various synthetic adducts. We found that a single 3-(deoxyguanosin-N-2-yl)-2- acetylaminofluorene adduct (dG(N-2)-AAF) constitutes an unsurmountable obstacle to transcription in both CS-A and CS-B cells and is removed exclusively by the CSA and CSB-dependent pathway. In contrast contribution of the CS proteins to the removal of two other transcription-blocking DNA lesions - N-(deoxyguanosin-8-yl)-2-acetylaminofluorene (dG(C8)-AAF) and cyclobutane thymine-thymine (TT) dimer - is only minor (TT dimer) or none (dG(C8)-AAF). The unique properties of dG(N-2)-AAF identify this adduct as a prototype for a new class of DNA lesions that escape the alternative global genome repair and could be critical for the CS pathogenesis

МОДЕЛЮВАННЯ КОНТРОЛЮ СТАБІЛЬНОСТІ КОМУНІКАЦІЙНИХ КАНАЛІВ В УМОВАХ УПРАВЛІННЯ РОЗВИТКОМ

In the management of communications under the conditions of the development of an industrial enterprise, there are continuous violations in communications due to the poor quality of communication channels or due to unexpected changes in the environment with which communication channels can not exist. To solve this problem, a scientific and methodical approach to controlling the stability of communication channels has been developed in the management of the development of an industrial enterprise, which is based on the consideration of the peculiarities of different types of internal and external communication channels and the use of which makes it possible to identify problems in communications in a timely manner and adapt communication channels to changes in external environment or to the features of internal communications. The methods of formalizing the estimation of the stability of communication channels of an industrial enterprise are developed, providing the basis for their correction or for adjusting managerial decisions in case of distortion of the information received through insufficiently stable communication channels. In order to assess the stability of the communication channels, it is proposed to distinguish between internal and external communication channels. In turn, the internal communication channels can be upright and horizontal. Vertical channels combine subdivisions or individual workers at different levels of the hierarchy, and horizontal channels combine subdivisions or employees of an enterprise that are at the same level of the hierarchy. In addition, it is proposed to distinguish between symmetric and asymmetric channels as well as unitary and binary communication channels.Models for estimating stability are developed for each of the proposed communication channel types. An analysis of the stability of communication channels of an industrial enterprise allows them to be adapted to changes in the external environment or characteristics of internal communications.При управлении коммуникациями в условиях развития промышленного предприятия наблюдаются сплошные нарушения связи в связи с низким качеством комуникационным каналов или из-за неожиданных изменений в среде, в которой они не могут существовать. Для решения этой проблемы разработан научно-методический подход к контролю устойчивости комуникационных каналов в управлении развитием промышленного предприятия, основанный на рассмотрении особенностей различных типов внутренних и внешних комуникационных каналов, использование которых позволяет своевременно выявлять проблемы в коммуникациях и адаптировать их с изменениями во внешней среде или к особенностям внутренних коммуникаций.Разработаны методы формализации оценки стабильности комуникационным каналов промышленного предприятия, который обеспечивает основу для их коррекции или для корректировки управленческих решений в случае искажения информации, полученной из-за недостаточно стабильных  комуникационных каналов. Для оценки стабильности каналов связи предлагается различать внутренние и внешние каналы связи. В свою очередь, внутренние каналы связи могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные каналы объединяют подразделения или отдельных работников на разных уровнях иерархии, а горизонтальные каналы объединяют подразделения или работников предприятия, находящихся на одном уровне иерархии. Кроме того, предлагается различать симметричные и асимметричные каналы, а также унитарные и бинарные каналы связи.Модели оценки стабильности разработаны для каждого из предложенных типов комуникационных каналов. Анализ стабильности комуникационных каналов промышленного предприятия позволяет им адаптироваться к изменениям во внешней среде или характеристиках внутренних коммуникаций.При управлінні комунікаціями в умовах розвитку промислового підприємства спостерігаються суцільні порушення зв’язку у зв’язку з низькою якістю комунікаційних каналів або через несподівані зміни у середовищі, з яким комунікаційні канали не можуть існувати. Для розв’язання цієї проблеми розроблено науково-методичний підхід до контролю стійкості комунікаційних каналів в управлінні розвитком промислового підприємства, який базується на розгляді особливостей різних типів внутрішніх і зовнішніх комунікаційних каналів та використання яких дозволяє своєчасно виявляти проблеми в комунікаціях та адаптувати комунікаційні канали до змін у зовнішньому середовищі або до особливостей внутрішніх комунікацій.Розроблено методи формалізації оцінки стабільності комунікаційних каналів промислового підприємства, що забезпечує основу для їх корекції або для коригування управлінських рішень у разі викривлення інформації, отриманої через недостатньо стабільні комунікаційні канали. Для оцінки стабільності комунікаційних каналів пропонуємо розрізняти внутрішні і зовнішні канали зв’язку. У свою чергу, внутрішні комунікаційні канали можуть бути вертикальними і горизонтальними. Вертикальні канали об’єднують підрозділи або окремих працівників на різних рівнях ієрархії, а горизонтальні канали поєднують підрозділи або працівників підприємства, що перебувають на одному рівні ієрархії. Крім того, пропонуємо розрізняти симетричні та асиметричні канали, а також унітарні та бінарні канали зв’язку.Моделі оцінки стабільності розроблено для кожного із запропонованих типів комунікаційних каналів. Аналіз стабільності комунікаційних каналів промислового підприємства дозволяє їм адаптуватися до змін у зовнішньому середовищі або характеристиках внутрішніх комунікацій

Modelling the Level of the Enterprise’ Resource Security Using Artificial Neural Networks

Significant attention is paid to increasing the efficiency of using resources by business entities due to the growing dependence between economic growth and the number of consumed resources, problems with access to various types of resources on the market, as well as their exhaustion in the face of growing needs. At the same time, various digitization tools are widely used to solve these problems. This paper considers artificial neural networks as a tool for modelling and forecasting the level of resource security in the economic activity of an enterprise, which is divided into separate functional blocks (production, personnel, finance). To this end, a multi-layer perceptron model (MLP) was used by constructing and training a network on several possible architectures in order to select the one with the highest classification quality. In the process of training, testing and verification of MLP networks, 32 indicators were used as input data, characterizing the state and efficiency of using various types of enterprise resources, for 85 enterprises over the five years of their operation. The initial data were the values of the safety zone, which were set separately for each indicator, subsystem and enterprise using economic-mathematical modelling on the basis of determining the acceptable limits of indicator fluctuations. As a result, four MLP networks were selected (one network for each of the three functional subsystems, as well as one for the enterprise as a whole), which were characterized by the highest value of quality at each stage of calculations (training, testing, verification). The performed calculations proved that artificial neural networks can be a useful and convenient tool for determining the security level of an enterprise in various directions of its economic activity (types of consumed or involved resources), and therefore can be more widely used by business entities to increase the validity of management decisions

DNA topoisomerase I inhibition by camptothecin induces escape of RNA polymerase II from promoter-proximal pause site, antisense transcription and histone acetylation at the human HIF-1α gene locus

Top1 inhibition by camptothecin (CPT) perturbs RNA polymerase II (Pol II) density at promoters and along transcribed genes suggesting an involvement of Top1 in Pol II pausing. Here, we demonstrate that Top1 inhibition favors Pol II escape from a promoter-proximal pausing site of the human HIF-1α gene in living cells. Interestingly, alternative splicing at exon 11 was markedly altered in nascent HIF-1α mRNAs, and chromatin structure was also affected with enhanced histone acetylation and reduced nucleosome density in a manner dependent on cdk activity. Moreover, CPT increases transcription of a novel long RNA (5′aHIF1α), antisense to human HIF-1α mRNA, and a known antisense RNA at the 3′-end of the gene, while decreasing mRNA levels under normoxic and hypoxic conditions. The effects require Top1, but are independent from Top1-induced replicative DNA damage. Chromatin RNA immunoprecipitation results showed that CPT can activate antisense transcription mediated by cyclin-dependent kinase (cdk) activity. Thus, Top1 inhibition can trigger a transcriptional stress, involving antisense transcription and increased chromatin accessibility, which is dependent on cdk activity and deregulated Pol II pausing. A changed balance of antisense transcripts and mRNAs may then lead to altered regulation of HIF-1α activity in human cancer cells

Role of PCNA-dependent stimulation of 3′-phosphodiesterase and 3′–5′ exonuclease activities of human Ape2 in repair of oxidative DNA damage

Human Ape2 protein has 3′ phosphodiesterase activity for processing 3′-damaged DNA termini, 3′–5′ exonuclease activity that supports removal of mismatched nucleotides from the 3′-end of DNA, and a somewhat weak AP-endonuclease activity. However, very little is known about the role of Ape2 in DNA repair processes. Here, we examine the effect of interaction of Ape2 with proliferating cell nuclear antigen (PCNA) on its enzymatic activities and on targeting Ape2 to oxidative DNA lesions. We show that PCNA strongly stimulates the 3′–5′ exonuclease and 3′ phosphodiesterase activities of Ape2, but has no effect on its AP-endonuclease activity. Moreover, we find that upon hydrogen-peroxide treatment Ape2 redistributes to nuclear foci where it colocalizes with PCNA. In concert with these results, we provide biochemical evidence that Ape2 can reduce the mutagenic consequences of attack by reactive oxygen species not only by repairing 3′-damaged termini but also by removing 3′-end adenine opposite from 8-oxoG. Based on these findings we suggest the involvement of Ape2 in repair of oxidative DNA damage and PCNA-dependent repair synthesis

G4 motifs correlate with promoter-proximal transcriptional pausing in human genes

The RNA Pol II transcription complex pauses just downstream of the promoter in a significant fraction of human genes. The local features of genomic structure that contribute to pausing have not been defined. Here, we show that genes that pause are more G-rich within the region flanking the transcription start site (TSS) than RefSeq genes or non-paused genes. We show that enrichment of binding motifs for common transcription factors, such as SP1, may account for G-richness upstream but not downstream of the TSS. We further show that pausing correlates with the presence of a GrIn1 element, an element bearing one or more G4 motifs at the 5′-end of the first intron, on the non-template DNA strand. These results suggest potential roles for dynamic G4 DNA and G4 RNA structures in cis-regulation of pausing, and thus genome-wide regulation of gene expression, in human cells