Оценка ассоциации степени метилирования ДНК и частоты хромосомных аберраций лимфоцитов человека при однократном облучении крови in vitro
- Авторы: Цымбал О.С.1, Мильто И.В.1,2, Литвяков Н.В.1,3, Старцева Ж.А.3, Калинкин А.И.4, Сигин В.О.4, Николаева А.Ф.4, Брониковская Е.В.1, Исубакова Д.С.1, Тахауов Р.М.1,2
-
Учреждения:
- Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства
- Сибирский государственный медицинский университет
- Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
- Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова
- Выпуск: Том 59, № 11 (2023)
- Страницы: 1282-1289
- Раздел: ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА
- URL: https://journals.rcsi.science/0016-6758/article/view/148180
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675823110152
- EDN: https://elibrary.ru/NGTOJL
- ID: 148180
Цитировать
Аннотация
Наиболее чувствительной к радиационному воздействию биомолекулой является ДНК, повреждения которой проявляются, в том числе, в виде хромосомных аберраций (ХА). Метилирование ДНК участвует в регуляции экспрессии генов, репликации, репарации ДНК и др. Изменение процессов метилирования ДНК подвержено воздействию γ-излучения. Цель исследования – оценить связь степени метилирования ДНК и частоты ХА после острого облучения in vitro лимфоцитов крови человека γ-излучением. В исследовании приняли участие десять условно здоровых работников Сибирского химического комбината, в лимфоцитах крови которых оценивали степень метилирования CpG-динуклеотидов (широкогеномное бисульфитное секвенирование, XmaI-Reduced representation bisulfite sequencing – XmaI-RRBS) и частоту ХА (цитогенетическое исследование) после острого облучения крови in vitro в дозе 1.5 Гр. Выявили, что острое облучение крови γ-излучением привело к увеличению в лимфоцитах частоты аберрантных клеток, дицентрических хромосом, хроматидных и хромосомных фрагментов. Корреляционный анализ статуса метилирования CpG-динуклеотидов и частоты ХА выявил изменения степени метилирования 97 генов, которые с высокой силой положительно (56 генов) или отрицательно (41 ген) связаны с повышенной частотой ХA. В ходе широкогеномного скрининга генов, метилирование которых коррелирует с повышенной частотой ХА, выявлены гены, перспективные в качестве потенциальных маркеров радиационного воздействия и изучения механизмов формирования радиочувствительности организма, а также радиорезистентности опухолей при лучевой терапии.
Об авторах
О. С. Цымбал
Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства
Автор, ответственный за переписку.
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 636013, Томская обл., Северск
И. В. Мильто
Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства; Сибирский государственный медицинский университет
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 636013, Томская обл., Северск; Россия, 634050, Томск
Н. В. Литвяков
Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства; Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 636013, Томская обл., Северск; Россия, 634009, Томск
Ж. А. Старцева
Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 634009, Томск
А. И. Калинкин
Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 115478, Москва
В. О. Сигин
Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 115478, Москва
А. Ф. Николаева
Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 115478, Москва
Е. В. Брониковская
Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 636013, Томская обл., Северск
Д. С. Исубакова
Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 636013, Томская обл., Северск
Р. М. Тахауов
Северский биофизический научный центр Федерального медико-биологического агентства; Сибирский государственный медицинский университет
Email: olga-tsymbal@mail.ru
Россия, 636013, Томская обл., Северск; Россия, 634050, Томск
Список литературы
- Кужахметова Д.А. Механизмы образования радиационно-индуцированных повреждений хромосом // Вестник совета молодых ученых и специалистов Челябинской области. 2020. Т. 1. № 2(29). С. 18–24.
- Бочков Н.П. Хромосомы человека и облучение. М.: Атомиздат, 1971. 168 с.
- Пелевина И.И., Алещенко А.В., Антощина М.М. и др. Молекулярные и клеточные последствия аварии на ЧАЭС // Радиац. биология. Радиоэкология. 2011. Т. 51. № 1. С. 154–161.
- Пелевина И.И., Алещенко А.В., Антощина М.М. и др. Хромосомные аберрации как показатель реакции лимфоцитов периферической крови человека на облучение in vitro при наличии в организме злокачественной опухоли // Радиац. биология. Радиоэкология. 2016. Т. 56. № 6. С. 565–569.
- Pajic J., Rakic B., Rovcanin B. et al. Inter-individual variability in the response of human peripheral blood lymphocytes to ionizing radiation: Comparison of the dicentric and micronucleus assays // Radiation and Environmental Biophysics. 2015. V. 54. P. 317–325.
- Pajic J., Rovcanin B., Kekic D. et al. The influence of redox status on inter-individual variability in the response of human peripheral blood lymphocytes to ionizing radiation // Intern. J. Rad. Biology. 2018. V. 94. № 6. P. 569–575. https://doi.org/10.1007/s00411-015-0596-3
- Druzhinin V.G., Sinitsky M.Yu., Larionov A.V. et al. Assessing the level of chromsome aberrations in peripheral blood lymphocytes in long-term resident children under conditions of high exposure to radon and its decay products // Mutagenesis. 2015. V. 30. № 5. P. 677–683. https://doi.org/10.1093/mutage/gev029
- Qian Q.-Z., Cao X.-K., Shen F.-H., Wang Q. Effects of ionising radiation on micronucleus formation and chromosomal aberrations in Chinese radiation workers // Rad. Protection Dosimetry. 2016. V. 168. № 2. P. 197–203. https://doi.org/10.1093/rpd/ncv290
- Литвяков Н.В., Фрейдин М.Б., Халюзова М.В. и др. Частота и спектр цитогенетических нарушений у работников Сибирского химического комбината // Радиац. биология. Радиоэкология. 2014. Т. 54. № 3. С. 283–296.
- Shi L., Fujioka K., Sakurai-Ozato N. et al. Chromosomal abnormalities in human lymphocytes after computed tomography scan procedure // Radiat. Res. 2018. V. 190. № 4. P. 424–432. https://doi.org/10.1667/RR14976.1
- Franco R., Schoneveld O., Georgakilas A.G., Panayiotidis M.I. Oxidative stress, DNA methylation and carcinogenesis // Cancer Lett. 2008. V. 266. № 1. P. 6–11. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2008.02.026
- Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rubanovich A.V. Hypermethylation of gene promoters in peripheral blood leukocytes in humans long term after radiation exposure // Environmental Res. 2016. V. 146. P. 10–17. https://doi.org/10.1016/j.envres.2015.12.008
- Кузьмина Н.С., Лаптева Н.Ш., Русинова Г.Г. и др. Дозовая зависимость гиперметилирования промоторов генов в лейкоцитах крови лиц, подвергшихся облучению в результате профессиональной деятельности // Соврем. проблемы радиац. генетики: Материалы Росс. конф. с международным участием, 27–28 июня. Дубна, 2019. C. 76–78.
- Kennedy E.M., Powell D.R., Li Z. et al. Galactic cosmic radiation induces persistent epigenome alterations relevant to human lung cancer // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 6709. https://doi.org/10.1038/s41598-018-24755-8
- Lee Y., Kim Y.J., Choi Y.J. et al. Radiation-induced changes in DNA methylation and their relationship to chromosome aberrations in nuclear power plant workers // Intern. J. Radiat. Biol. 2015. V. 91. № 2. P. 142–149. https://doi.org/10.3109/09553002.2015.969847
- Цымбал О.С., Исубакова Д.С., Брониковская Е.В. и др. Роль метилирования Bak1 в индукции хромосомных аберраций при хроническом низкоинтенсивном внешнем облучении // Мед. радиология и радиац. безопасность. 2020. Т. 65. № 5. С. 29–34.
- Исубакова Д.С., Цымбал О.С., Брониковская Е.В. и др. Метилирование промоторов генов апоптоза в лимфоцитах крови работников, подвергавшихся профессиональному внешнему облучению // Бюлл. эксперим. биологии и медицины. 2021. Т. 171. № 3. С. 339–343.
- Танас А.С., Кузнецова Е.Б., Борисова М.Э. и др. Дизайн метода бисульфитного секвенирования ограниченных наборов геномных локусов (RRBS) для анализа метилирования CpG-островков человека в больших выборках // Мол. биология. 2015. Т. 49. № 4. С. 689–699.
- Tanas A.S., Borisova M.E., Kuznetsova E.B. et al. Rapid and affordable genome-wide bisulfite DNA sequencing by XmaI-reduced representation bisulfite sequencing // Epigenomics. 2017. V. 9. № 6. P. 833–847. https://doi.org/10.2217/epi-2017-0031
- Suomi T., Seyednasrollah F., Jaakkola M.K. et al. ROTS: An R package for reproducibility-optimized statistical testing // PLoS Comput. Biol. 2017. V. 13. № 5. P. e1005562. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005562
- R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. 2020. URL: https://www.R-project.org/
- Аклеев А.В., Шведов В.Л., Костюченко В.А. Медико-биологические и экологические последствия радиоактивного загрязнения реки Теча. М.: Медбиоэкстрем. 2001. 530 с.
- Чередниченко О.Г., Губицкая Е.Г. Цитогенетический анализ медицинских работников контактирующих с источниками ионизирующей радиации // Научно-техн. журн. нац. ядерного центра Республики Казахстан. 2016. Т. 1. № 65. С. 112–117.
- Севанькаев А.В., Деденков А.Н. Актуальные проблемы современной радиобиологии в свете оценки и прогнозирования последствий аварии на Чернобыльской АЭС // Радиобиология. 1990. Т. 30. № 5. С. 579–582.
- Jin H., Cho Y. Structural and functional relationships of FAN1 // DNA Repair. 2017. V. 56. P. 135–143. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2017.06.016
- Norton C., Clarke D., Holmstrom J. et al. Altered epigenetic profiles in the placenta of preeclamptic and intrauterine growth restriction patients // Cells. 2023. V. 12. № 8. P. 1130. https://doi.org/10.3390/cells12081130
- Dubash A.D., Guilluy Ch., Srougi M.C. et al. The small GTPase RhoA localizes to the nucleus and is activated by Net1 and DNA damage signals // PLoS One. 2011. V. 6. № 2. P. e17380. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017380
- Schaefer A., Der Ch.J. RHOA takes the RHOad less traveled to cancer // Trends in Cancer. 2022. V. 8. № 8. P. 655–669. https://doi.org/10.1016/j.trecan.2022.04.005
- Zou L.-H., Shang Z.-F., Tan W. et al. TNKS1BP1 functions in DNA double-strand break repair though facilitating DNA-PKcs autophosphorylation dependent on PARP-1 // Oncotarget. 2015. V. 6. № 9. P. 7011–7022. https://doi.org/10.18632/oncotarget.3137
- Katsuki Y., Jeggo P.A., Uchihara Y. et al. DNA double-strand break end resection: A critical relay point for determining the pathway of repair and signaling // Genome Instability & Disease. 2020. V. 1. P. 155–171. https://doi.org/10.1007/s42764-020-00017-8