Изучение маркера активного хроматина — ацетилированного гистона н3к9 — хромосом из лимфоцитов человека в пре- и постнатальный период онтогенеза

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение: Нарушения эпигенетического маркирования генома приводят к хроматиновым болезням, в связи с чем актуальным представляется изучение эпигенетических маркеров хромосом в онтогенезе человека.

Цель: Сравнительный анализ распределения ацетилированного по лизину в 9-м положении гистона Н3 (AcH3K9) на метафазных хромосомах из лимфоцитов периферической крови взрослых индивидов и пуповинной крови плодов человека.

Методы: Иммуноцитохимическая детекция AcH3K9 на препаратах метафазных хромосом из ФГА-стимулированных лимфоцитов периферической крови 13 взрослых индивидов и пуповинной крови 10 плодов человека 20-22 недель развития.

Результаты: Участки хроматина, обогащенные АсН3К9, преимущественно локализованы в R- и, особенно, в T-сегментах метафазных хромосом как у плодов, так и у взрослых индивидов. АсН3К9 отсутствует в блоках прицентромерного гетерохроматина хромосом 1, 9, 16; степень ацетилирования G-сегментов - низкая. Выявлены различия по содержанию АсН3К9 в отдельных сегментах хромосом у взрослых и плодов: в сегментах 2q31, 5p13, 5p15 и 16p13 выявлен более высокий уровень ацетилирования Н3К9 у взрослых индивидов по сравнению с таковым у плодов, а в сегменте 9q13, наоборот, – более низкий.

Выводы: Распределение АсН3К9 вдоль плеч метафазных хромосом из лимфоцитов характеризуется сегментной специфичностью и одинаково у взрослых индивидов и плодов человека за исключением единичных сегментов, в которых уровень ацетилирования Н3К9 отличается.

Об авторах

Ольга Алексеевна Ефимова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Автор, ответственный за переписку.
Email: efimova_o82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4495-0983
SPIN-код: 6959-5014
Scopus Author ID: 14013324600

кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3

Анна Андреевна Пендина

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта; Диагностический центр (медико-генетический)

Email: pendina@mail.ru
SPIN-код: 3123-2133

кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3; 194044, г. Санкт-Петербург, Тобольская ул., 5

Юлия Георгиевна Лежнина

Диагностический центр (медико-генетический)

Email: avesfly@mail.ru

биолог

Россия, 194044, г. Санкт-Петербург, Тобольская ул., 5

Андрей Владимирович Тихонов

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта; Диагностический центр (медико-генетический)

Email: tixonov5790@gmail.com
SPIN-код: 3170-2629

кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3; 194044, г. Санкт-Петербург, Тобольская ул., 5

Ольга Гавриловна Чиряева

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: chiryaeva@mail.ru
SPIN-код: 4027-4908

кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3

Любовь Ивановна Петрова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: petrovaluba@mail.ru
SPIN-код: 8599-6886

врач лабораторный генетик, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3

Вера Святославовна Дудкина

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: dudkinavs@mail.ru
SPIN-код: 6286-7287

врач лабораторный генетик, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3

Алла Сергеевна Кольцова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: rosenrot15@yandex.ru
SPIN-код: 3038-4096

исследователь, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3; 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Михаил Игоревич Крапивин

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: krapivin-mihail@mail.ru
SPIN-код: 4989-1932

лаборант-исследователь, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3; 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Анастасия Васильевна Петровская-Каминская

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: tonx2012@yandex.ru

лаборант-исследователь, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3; 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Ольга Евгеньевна Талантова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: olga_talantova@mail.ru

кандидат медицинских наук, научный сотрудник, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3

Татьяна Владимировна Кузнецова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: tkuznetzova@mail.ru
SPIN-код: 1000-7522

кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3

Владислав Сергеевич Баранов

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: baranov@vb2475.spb.edu
SPIN-код: 9196-7297

кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией, лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней человека

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3; 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Список литературы

  1. Waddington CH. The epigenotype. 1942. Int J Epidemiol. 2012;41(1):10-13. https://doi.org/10. 1093/ije/dyr184.
  2. Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития (генет. аспект). – M.: Изд-во МГУ, 2002. – 262 с. [Korochkin LI. Biology of individual development. Moscow: Izd-vo MGU; 2002. 262 p. (In Russ.)]
  3. Назаренко С.А. Эпигенетические модификации генома и болезни человека // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике / Под ред. чл.-корр. РАЕН А.Б. Масленникова. Вып. 7. – Новосибирск: Альфа-Виста, 2005. – С. 82–97. [Nazarenko SA. Epigeneticheskie modifikatsii genoma i bolezni cheloveka. In: Molekulyarno-biologicheskie tekhnologii v meditsinskoy praktike. Ed. by A.B. Maslennikov. Vol. 7. Novosibirsk: Al’fa-Vista; 2005. P. 82-97. (In Russ.)]
  4. Пендина А.А., Ефимова О.А., Кузнецова Т.В., Баранов В.С. Болезни геномного импринтинга // Журнал акушерства и женских болезней. – 2007. – Т. 56. – № 1. – С. 73–80. [Pendina AA, Efimova OA, Kuznetsova TV, Baranov VS. Genomic imprinting diseases. Journal of obstetrics and women’s diseases. 2007;56(1):73-80. (In Russ.)]
  5. Peters J. The role of genomic imprinting in biology and disease: an expanding view. Nat Rev Genet. 2014;15(8):517-530. https://doi.org/10. 1038/nrg3766.
  6. Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК и эпигенетика // Генетика. – 2006. – T. 42. – № 9. – С. 1186–1199. [Vanyushin BF. DNA methylation and epigenetics. Russian Journal of Genetics. 2006;42(9):985-997. (In Russ.)]. https://doi.org/10. 1134/S1022795406090055.
  7. Kirnos MD, Aleksandrushkina NI, Vanyushin BF. [5-Methylcytosine in pyrimidine sequences of plant and animal DNA: specificity of methylation. (In Russ.)]. Biokhimiia. 1981;46(8):1458-1474.
  8. Dhall A, Chatterjee C. Chemical approaches to understand the language of histone modifications. ACS Chem Biol. 2011;6(10):987-99. https://doi.org/10. 1021/cb200142c.
  9. Barbin A, Montpellier C, Kokalj-Vokac N, et al. New sites of methylcytosine-rich DNA detected on metaphase chromosomes. Hum Genet. 1994;94(6): 684-692. https://doi.org/10. 1007/bf00206964.
  10. Montpellier C, Burgeois CA, Kokalj-Vokac N, et al. Detection of methylcytosine-rich heterochromatin on banded chromosomes. Application to cells with various status of DNA methylation. Cancer Genet Cytogenet. 1994;78(1):87-93. https://doi.org/10. 1016/0165-4608(94)90052-3.
  11. Pfarr W, Webersinke G, Paar C, Wechselberger C. Immunodetection of 5’-methylcytosine on Giemsa-stained chromosomes. Biotechniques. 2005;38(4): 527-528,530. https://doi.org/10. 2144/05384BM01.
  12. Пендина А.А., Ефимова О.А., Каминская А.Н., и др. Иммуноцитохимический анализ статуса метилирования метафазных хромосом человека // Цитология. – 2005. – Т. 47. – № 8. – С. 731–737. [Pendina AA, Efimova OA, Kaminskaya AN, et al. Immunocytochemical analysis of human metaphase chromosome methylation status. Tsitologiia. 2005;47(8):731-737. (In Russ.)]
  13. Ефимова О.А., Пендина А.А., Тихонов А.В., и др. Сравнительный иммуноцитохимический анализ профилей метилирования ДНК метафазных хромосом из лимфоцитов взрослых индивидов и плодов человека // Молекулярная медицина. – 2015. – № 3. – С. 17–21. [Efimova OA, Pendina AA, Tikhonov AV, et al. A comparative immunocytochemical analysis of DNA methylation patterns in human metaphase chromosomes of adults and fetuses. Molekulyarnaya meditsina. 2015;(3):17-21. (In Russ.)]
  14. Kokalj-Vokac N, Zagorac A, Pristovnik M, et al. DNA methylation of the extraembryonic tissues: an in situ study on human metaphase chromosomes. Chromosome Res. 1998;6(3):161-166. https://doi.org/10. 1023/a:1009299331871.
  15. Efimova OA, Pendina AA, Krapivin MI, et al. Inter-cell and inter-chromosome variability of 5-hydroxymethylcytosine patterns in noncultured human embryonic and extraembryonic cells. Cytogenet Genome Res. 2018;156(3):150-157. https://doi.org/10. 1159/000493906.
  16. Кузнецова Т.В., Логинова Ю.А., Чиряева О.Г., и др. Цитогенетические методы // Медицинские лабораторные технологии: руководство по клинической лабораторной диагностике. В 2 т. / Под ред. А.И. Карпищенко. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. – Т. 2. – С. 623–657. [Kuznetzova TV, Loginova YuA, Chiryaeva OG, et al. Tsitogeneticheskie metody. In: Medical laboratory technologies. Ed. by A.I. Karpishchenko. 3rd ed., revised and updated. Moscow: GEOTAR-Media; 2013. Vol. 2. P. 623-657. (In Russ.)]
  17. Di Cerbo V, Mohn F, Ryan DP, et al. Acetylation of histone H3 at lysine 64 regulates nucleosome dynamics and facilitates transcription. Elife. 2014;3: e01632. https://doi.org/10. 7554/eLife.01632.
  18. Khuong MT, Fei J, Ishii H, Kadonaga JT. Prenucleosomes and active chromatin. Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 2015;80:65-72. https://doi.org/10. 1101/sqb.2015. 80. 027300.
  19. Bonenfant D, Towbin H, Coulot M, et al. Analysis of dynamic changes in post-translational modifications of human histones during cell cycle by mass spectrometry. Mol Cell Proteomics. 2007;6(11):1917-1932. https://doi.org/10. 1074/mcp.M700070-MCP200.
  20. Valls E, Sánchez-Molina S, Martínez-Balbás MA. Role of histone modifications in marking and activating genes through mitosis. J Biol Chem. 2005;280(52):42592-600. https://doi.org/10. 1074/jbc.M507407200.
  21. Родионов А.B. Генетическая активность ДНК G- и R-блоков митотических хромосом человека // Генетика. – 1985. – Т. 21. – № 12. – С. 2057–2065. [Rodionov AB. Geneticheskaya aktivnost’ DNK G- i R-blokov mitoticheskikh khromosom cheloveka. Genetika. 1985;21(12):2057-2065. (In Russ.)]
  22. Bickmore WA, Sumner AT. Mammalian chromosome banding – an expression of genome organization. Trends Genet. 1989;5(5):144-148. https://doi.org/10. 1016/0168-9525(89)90055-3.
  23. Oyer JA, Chu A, Brar S, Turker MS. Aberrant epigenetic silencing is triggered by a transient reduction in gene expression. PLoS One. 2009;4(3):e4832. https://doi.org/10. 1371/journal.pone.0004832.
  24. You SH, Lim HW, Sun Z, et al. Nuclear receptor co-repressors are required for the histone-deacetylase activity of HDAC3 in vivo. Nat Struct Mol Biol. 2013;20(2):182-187. https://doi.org/10. 1038/nsmb.2476.
  25. Butler KV, Chiarella AM, Jin J, Hathaway NA. Targeted gene repression using novel bifunctional molecules to harness endogenous histone deacetylation activity. ACS Synth Biol. 2018;7(1):38-45. https://doi.org/10. 1021/acssynbio.7b00295.
  26. Cicala C, Martinelli E, McNally JP, et al. The integrin alpha4beta7 forms a complex with cell-surface CD4 and defines a T-cell subset that is highly susceptible to infection by HIV-1. Proc Natl Acad Sci USA. 2009;106(49): 20877-82. https://doi.org/10. 1073/pnas.0911796106.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагменты метафазных пластинок из лимфоцита взрослого индивида (а) и плода человека 21/22 недель развития (б) после иммунофлуоресцентной детекции ацетилированного гистона Н3K9 (АсН3К9). Фотоизображения хромосом 1 и 11 взрослого индивида после окрашивания DAPI и иммунофлуоресцентной детекции АсН3К9 и идиограммы G-сегментации (в)

Скачать (201KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема сегментной локализации ацетилированного гистона Н3К9 (АсН3К9) (цветная идиограмма слева) на хромосомах из лимфоцитов взрослого индивида и G-исчерченность (черно-белая идиограмма справа). Два оттенка красного отражают различную интенсивность флуоресценции АТ-АсН3К9 в R-сегментах — оцененную в 2 и 3 балла. Черным показан низкий уровень свечения (1 балл), характерный для всех G-сегментов, белым — свечение, оцененное в 1 балл в R-сегментах. Серый цвет маркирует сегменты, в которых сигнал отсутствовал (0 баллов)

Скачать (178KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение ацетилированного гистона Н3K9 (АсН3К9) вдоль плеч хромосом 2, 5, 9 и 16 из лимфоцитов взрослых индивидов (слева) и плодов человека (справа). Стрелками показаны сегменты с различающимся уровнем ацетилирования Н3К9

Скачать (87KB)
Метаданные

© Ефимова О.А., Пендина А.А., Лежнина Ю.Г., Тихонов А.В., Чиряева О.Г., Петрова Л.И., Дудкина В.С., Кольцова А.С., Крапивин М.И., Петровская-Каминская А.В., Талантова О.Е., Кузнецова Т.В., Баранов В.С., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах