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.
 


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».