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
Скачать
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)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024