Индекс метилирования ретротранспозона LINE-1 коррелирует с уровнем сестринских хроматидных обменов и частотой аберраций хроматидного типа у персонала радиохимического производства с инкорпорированным плутонием-239

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Уровень хромосомных аномалий в соматических клетках взрослых индивидов характеризуется значительной межиндивидуальной изменчивостью, на которую частично могут влиять генетические и эпигенетические факторы. При этом эпигенетический ландшафт в клетках в значительной степени определяется метилированием генома. Цель настоящего исследования – анализ взаимосвязи между глобальным метилированием генома и частотой хромосомных аномалий в лимфоцитах работников, работавших с плутонием. В лимфоцитах 40 мужчин-работников радиохимического предприятия (Северск, Россия) с инкорпорированным плутонием-239 и 49 здоровых мужчин-добровольцев, которые не подвергались профессиональному воздействию ионизирующего излучения, были проанализированы частоты хромосомных аберраций, микроядер, анеуплоидии хромосом 2, 7, 8, 12, X и Y и уровень сестринских хроматидных обменов. Индекс метилирования ретротранспозона LINE-1 был оценен как хорошо известный маркер глобального метилирования генома. В группе работников по сравнению с контролем были достоверно выше частоты центромеро-негативных микроядер (4.74 ± 2.26‰ против 3.02 ± 1.69‰), аберраций хромосомного типа (0.81 ± 0.79 против 0.44 ± 0.69%) и суммарного хромосомного нерасхождения (0.93 ± 0.43 против 0.50 ± 0.25%) (р < 0.05). Индекс метилирования LINE-1 достоверно не отличался между группой работников и контрольной группой (74.93 ± 3.63 против 73.92 ± 4.62%). В контрольной группе наблюдалась корреляция между метилированием LINE-1 и частотой микроядер (R = –0.35, p = 0.031), тогда как в группе работников отмечались корреляции между индексом метилирования LINE-1 и частотой аберраций хроматидного типа (R = –0.42, p = 0.012) (но не аберраций хромосомного типа) и уровнем сестринских хроматидных обменов (R = –0.53, p = 0.004). Таким образом, гипометилирование LINE-1 после воздействия плутония связано главным образом с репарированными или неправильно репарированными разрывами хроматид.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Васильев

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050

Е. Н. Толмачева

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050

Е. А. Саженова

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050

Н. Н. Суханова

Томский национальный исследовательский медицинский центр
Российской академии наук

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050

Ю. С. Яковлева

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук; Сибирский государственный медицинский университет

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050; Томск, 634050

Н. Б. Торхова

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050

М. Б. Плаксин

Сибирский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru
Россия, Северск, 636035

И. Н. Лебедев

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук; Сибирский государственный медицинский университет

Email: stanislav.vasilyev@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, Томск, 634050; Томск, 634050

Список литературы

  1. Allshire R.C., Madhani H.D. Ten principles of heterochromatin formation and function // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2017. V. 19. № 4. P. 229–244. https://doi.org/10.1038/nrm.2017.119
  2. Ostertag E.M., Kazazian H.H., Jr. Biology of mammalian L1 retrotransposons // Annu. Rev. Genet. 2001. V. 35. №. P. 501–538. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.35.102401.091032
  3. Lu K.P., Ramos K.S. Identification of genes differentially expressed in vascular smooth muscle cells following benzo[a]pyrene challenge: Implications for chemical atherogenesis // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998. V. 253. № 3. P. 828–833. https://doi.org/S0006-291X(98)99866-7
  4. Lu K.P., Ramos K.S. Redox regulation of a novel L1Md-A2 retrotransposon in vascular smooth muscle cells // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. № 30. P. 28201–28209. https://doi.org/10.1074/jbc.M303888200
  5. Lu K.P., Hallberg L.M., Tomlinson J. et al. Benzo(a)pyrene activates L1Md retrotransposon and inhibits DNA repair in vascular smooth muscle cells // Mutat. Res. 2000. V. 454. № 1–2. P. 35–44. https://doi.org/S0027-5107(00)00095-6
  6. Farkash E.A., Kao G.D., Horman S.R. et al. Gamma radiation increases endonuclease-dependent L1 retrotransposition in a cultured cell assay // Nucl. Ac. Res. 2006. V. 34. № 4. P. 1196–1204. https://doi.org/34/4/1196
  7. Stribinskis V., and Ramos K.S. Activation of human long interspersed nuclear element 1 retrotransposition by benzo(a)pyrene, an ubiquitous environmental carcinogen // Cancer Res. 2006. V. 66. № 5. P. 2616–2620. https://doi.org/66/5/2616
  8. Teneng I., Stribinskis V., Ramos K.S. Context-specific regulation of LINE-1 // Genes Cells. 2007. V. 12. № 10. P. 1101–1110. https://doi.org/GTC1117
  9. Wright R.O., Schwartz J., Wright R.J. et al. Biomarkers of lead exposure and DNA methylation within retrotransposons // Environ. Health. Perspect. 2010. V. 118. № 6. P. 790-795. https://doi.org/10.1289/ehp.0901429
  10. DʹUrso A., Brickner J.H. Mechanisms of epigenetic memory // Trends Genet. 2014. V. 30. № 6. P. 230–236. https://doi.org/10.1016/j.tig.2014.04.004
  11. Vasilyev S.A., Timoshevsky V.A., Lebedev I.N. Cytogenetic mechanisms of aneuploidy in somatic cells of chemonuclear industry professionals with incorporated plutonium-239 // Rus. J. of Genet. 2010. V. 46. № 11. P. 381–1385. https://doi.org/10.1134/s1022795410110141
  12. Muller S., Neusser M., Kohler D. et al. Preparation of complex DNA probe sets for 3D FISH with up to six different fluorochromes // CSH Protoc. 2007. V. 2007. https://doi.org/10.1101/pdb.prot4730
  13. Pembrey M., Golding J., Connelly J. ZNF277 microdeletions, specific language impairment and the meiotic mismatch methylation (3M) hypothesis // Eur. J. Hum. Genet. 2015. V. 23. № 9. https://doi.org/10.1038/ejhg.2014.262
  14. Brandom W.F., McGavran L., Bistline R.W. et al. Sister chromatid exchanges and chromosome aberration frequencies in plutonium workers // Int. J. Radiat. Biol. 1990. V. 58. № 1. P. 195–207. https://doi.org/352K8BG4CLW1K5PW
  15. Tawn E.J., Whitehouse C.A., Tarone R.E. FISH chromosome aberration analysis on retired radiation workers from the Sellafield nuclear facility // Radiat. Res. 2004. V. 162. № 3. P. 249–256.
  16. Tawn E.J., Whitehouse C.A., Riddell A.E. FISH chromosome analysis of plutonium workers from the Sellafield nuclear facility // Radiat. Res. 2006. V. 165. № 5. P. 592–597. https://doi.org/RR3530
  17. Hande M.P., Azizova T.V., Burak L.E. et al. Complex chromosome aberrations persist in individuals many years after occupational exposure to densely ionizing radiation: An mFISH study // Genes Chrom. Cancer. 2005. V. 44. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1002/gcc.20217
  18. Anderson R.M., Tsepenko V.V., Gasteva G.N. et al. mFISH analysis reveals complexity of chromosome aberrations in individuals occupationally exposed to internal plutonium: A pilot study to assess the relevance of complex aberrations as biomarkers of exposure to high-LET alpha particles // Radiat. Res. 2005. V. 163. № 1. P. 26–35. https://doi.org/RR3286
  19. Kuzminov A. DNA replication meets genetic exchange: Chromosomal damage and its repair by homologous recombination // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. № 15. P. 8461–8468. https://doi.org/10.1073/pnas.151260698
  20. Li H., Hilmarsen H.T., Hossain M.B. et al. Telomere length and LINE-1 methylation is associated with chromosomal aberrations in peripheral blood // Genes Chrom. Cancer. 2013. V. 52. № 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1002/gcc.22000
  21. 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 // Int. J. Radiat. Biol. 2015. V. 91. № 2. P. 142–149. https://doi.org/10.3109/09553002.2015.969847
  22. Chambers J.C., and Taylor J.H. Induction of sister chromatid exchanges by 5-fluorodeoxycytidine: Correlation with DNA methylation // Chromosoma. 1982. V. 85. № 5. P. 603–609.
  23. Hori T.A. Induction of chromosome decondensation, sister-chromatid exchanges and endoreduplications by 5-azacytidine, an inhibitor of DNA methylation // Mutat. Res. 1983. V. 121. № 1. P. 47–52.
  24. Ikushima T. SCE and DNA methylation // Basic Life Sci. 1984. V. 29. Pt. A. P. 161–172.
  25. Lavia P., Ferraro M., Micheli A. et al. Effect of 5-azacytidine (5-azaC) on the induction of chromatid aberrations (CA) and sister-chromatid exchanges (SCE) // Mutat. Res. 1985. V. 149. № 3. P. 463–467.
  26. Shipley J., Sakai K., Tantravahi U. et al. Correspondence between effects of 5-azacytidine on SCE formation, cell cycling and DNA methylation in Chinese hamster cells // Mutat. Res. 1985. V. 150. № 1–2. P. 333–345.
  27. Bianchi N.O., Larramendy M., and Bianchi M.S. The asymmetric methylation of CG palindromic dinucleotides increases sister-chromatid exchanges // Mutat. Res. 1988. V. 197. № 1. P. 151–156.
  28. Albanesi T., Polani S., Cozzi R. et al. DNA strand methylation and sister chromatid exchanges in mammalian cells in vitro // Mutat. Res. 1999. V. 429. № 2. P. 239–248.
  29. Orta M.L., Calderon-Montano J.M., Dominguez I. et al. 5-Aza-2ʹ-deoxycytidine causes replication lesions that require Fanconi anemia-dependent homologous recombination for repair // Nucl. Ac. Res. 2013. V. 41. № 11. P. 5827–5836. https://doi.org/10.1093/nar/gkt270
  30. Osipov A.N., Grekhova A., Pustovalova M. et al. Activation of homologous recombination DNA repair in human skin fibroblasts continuously exposed to X-ray radiation // Oncotarget. 2015. V. 6. № 29. P. 26876–26885. https://doi.org/10.18632/oncotarget.4946
  31. Gundy S., Varga L., Bender M.A. Sister chromatid exchange frequency in human lymphocytes exposed to ionizing radiation in vivo and in vitro // Radiat. Res. 1984. V. 100. № 1. P. 47–54.
  32. Shubber E.K., al-Shaikhly A.W. Cytogenetic analysis of blood lymphocytes from X-ray radiographers // Int. Arch. Occup. Environ. Health. 1989. V. 61. № 6. P. 385–389.
  33. al-Sabti K., Lloyd D.C., Edwards A.A. et al. A survey of lymphocyte chromosomal damage in Slovenian workers exposed to occupational clastogens // Mutat. Res. 1992. V. 280. № 3. P. 215–223.
  34. 34. Bozkurt G., Yuksel M., Karabogaz G. et al. Sister chromatid exchanges in lymphocytes of nuclear medicine physicians // Mutat. Res. 2003. V. 535. № 2. P. 205–213.
  35. Santovito A., Cervella P., Delpero M. Increased frequency of chromosomal aberrations and sister chromatid exchanges in peripheral lymphocytes of radiology technicians chronically exposed to low levels of ionizing radiations // Environ. Toxicol. Pharmacol. 2014. V. 37. № 1. P. 396–403. https://doi.org/10.1016/j.etap.2013.12.009
  36. Geard C.R. Induction of sister chromatid exchange as a function of charged-particle linear energy transfer // Radiat. Res. 1993. V. 134. № 2. P. 187–192.
  37. Schmid E., Roos H. Dose dependence of sister chromatid exchanges in humans lymphocytes induced by in vitro alpha-particle irradiation // Radiat. Environ. Biophys. 1996. V. 35. № 4. P. 311–314.
  38. Cho Y.H., Woo H.D., Jang Y. et al. The association of LINE-1 hypomethylation with age and centromere positive micronuclei in human lymphocytes // PLoS One. 2015. V. 10. № 7. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133909

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Корреляции между индексом метилирования LINE-1 и частотами аберраций хроматидного и хромосомного типов, уровнем сестринских хроматидных обменов и частотой микроядер в контрольной группе (а, в, д, ж) и группе работников радиохимического производства (б, г, е, з).

Скачать (371KB)

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».