Цитогенетические нарушения в зависимости от гиперметилирования промоторов генов у облученных лиц: итоги исследований

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Подытожены результаты изучения гиперметилирования промоторов совокупности генов клеточного цикла (RASSF1A, р16/INK4A, р14/ARF, р53, АТМ), антиоксидантной защиты (GSTP1, SOD3), эстрогенового рецептора (ESR1) у лиц, подвергшихся хроническому или фракционированному облучению в диапазоне малых и средних доз (101 чел., 24–78 лет: ликвидаторы аварии на Чернобыльской АЭС и взрослые жители территорий, загрязненных радионуклидами, 135–688 кБк/м2), в аспекте связи этих эпигенетических модификаций с цитогенетическим статусом индивида. Множественный регрессионный анализ показал, что частота как простых, так и сложных обменных аберраций хромосомного типа ассоциирована со статусом метилирования совокупности изученных генов (β = 0.504, р = 1.9E-7 и β = 0.349, р = 3.6E-4 соответственно), но не с возрастом (β = –0.122, р = 0.178 и β = 0.153, р = 0.109). В целом продемонстрированы высокозначимые различия между группами облученных лиц, имеющих разный эпигенетический статус (число гиперметилированных генов), по всем рассмотренным цитогенетическим показателям, за исключением аберраций хроматидного типа (Н-критерий Краскела–Уоллиса: p = 2E-4 и p = 5E-8 для суммарной частоты цитогенетических нарушений и перестроек хромосомного типа соответственно). Уровень цитогенетических нарушений хромосомного типа возрастает с увеличением количества метилированных генов у облученных индивидов. Полученные данные могут указывать на общие закономерности в механизмах индукции и сохранении на протяжении многих лет рассмотренных генетических и эпигенетических эффектов радиации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Нина Станиславовна Кузьмина

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2441-0122
Россия, Москва; Москва

Нелля Шамильевна Лаптева

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук

Email: nellya912@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-3385-5005
Россия, Москва

Александр Владимирович Рубанович

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук

Email: rubanovich@vigg.ru
ORCID iD: 0000-0002-1251-8806
Россия, Москва

Список литературы

  1. Kuzmina N.S. Radiation-Induced DNA Methylation Disorders: In Vitro and In vitro Studies. Biol. Bull. 2021; 48(11):2015-2037. http://doi.org/10.1134/S1062359021110066
  2. Horvath S., Raj K. DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. Nat. Rev. Genet. 2018;19(6):371-384. http://doi.org/10.1038/s41576-018-0004-3
  3. Levine M.E., Lu A.T., Quach A. et al. An epigenetic biomarker of aging for lifespan and healthspan. Aging (Albany NY). 2018;10(4):573-591. http://doi.org/10.18632/aging.101414
  4. McCrory C., Fiorito G., Hernandez B. et al. GrimAge Outperforms Other Epigenetic Clocks in the Prediction of Age-Related Clinical Phenotypes and All-Cause Mortality. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 2021;76(5):741-749. http://doi.org/10.1093/gerona/glaa286
  5. McCartney D.L., Hillary R.F., Stevenson A.J. et al. Epigenetic prediction of complex traits and death. Genome Biol. 2018;19(1):136. http://doi.org/10.1186/s13059-018-1514-1
  6. Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rubanovich A.B. Hypermethylation of genepromoters in peripheral blood leukocytes in humans long term after radiation exposure. Environ. Res. 2016;146:10-17. http://doi.org/10.1016/j.envres.2015.12.008
  7. Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rusinova G.G. et al. Gene hypermethylation in blood leukocytes in humans long term after radiation exposure — validation set.Environ. Poll. 2018;234:935-942. http://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.12.039
  8. Kuzmina N.S., Lapteva N. Sh., Rubanovich A.V. Hypermethylation of Gene Promoters in Blood Leukocytes of Irradiated Individuals—Final Research Results. Russ. J. Genetics. 2022;58(11):1373–1384. http://doi.org/10.1134/S1022795422110060
  9. Isubakova D.S., Tsymbal O.S., Bronikovskaya E.V. et al. Methylation of promoters of apoptosis-related genes in blood lymphocytes of workers exposed to occupational external irradiation. Bull. Experim. Biol. Med. 202;171(3):357-361. http://doi.org/10.1007/s10517-021-05227-y
  10. Исубакова Д.С., Цымбал О.С., Литвяков Н.В. и др. Cвязь метилирования промоторов генов апоптоза в лимфоцитах крови с частотой хромосомных аберраций и дозой облучения. Экол. генетика. 2022;20(4):315-323. [Isubakova D.S., Tsymbal O.S., Litvyakov N.V. et al. Relationship between methylation of promoters of apoptosis genes in blood lymphocytes with the frequency of chromosomal aberrations and the dose of radiation. Ecological Genetics. 2022;20(4):315-323. (in Russ.)]. http://doi.org/10.17816/ecogen109119
  11. Blinova E.A., Nikiforov V.S., Kotikova A.I. et al. Methylation status of apoptosis genes and intensity of apoptotic death of peripheral blood lymphocytes in persons chronically exposed to radiation. Mol. Biol. 2022;56(6):993-1002. http://doi.org/10.1134/s002689332205003x
  12. Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rubanovich A.V. The association between hypermethylation of gene promoters and cytogenetic disturbances in humans exposed to radiation as a result of the Сhernobyl accident. Biol. Bull. 2021;48(12):2099–2104. http://doi.org/10.1134/S1062359021120086
  13. Сусков И.И., Агаджанян А.В., Кузьмина Н.С. и др. Проблема трансгенерационного феномена геномной нестабильности у больных детей разных возрастных групп после аварии на ЧАЭС. Радиац. биология. Радиоэкология. 2006;46(4):466-474. [Suskov I.I., Agadzhanyan A.V., Kuz’mina N.S. i dr. Problema transgeneratsionnogo fenomena genomnoy nestabil’nosti u bol’nykh detey raznykh vozrastnykh grupp posle avarii na ChAES = The problem of the transgeneration phenomenon of genome instability in sick children of different age groups after the accident at the Chernobyl nuclear power plant. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya. 2006;46(4):466-474. (in Russ)].
  14. Сальникова Л.Е., Фомин Д.К., Елисова Т.В. и др. Изучение связи цитогенетических и эпидемиологических показателей с генотипами у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС. Радиац. биология. Радиоэкология. 2008;48(3):303-312. [Sal’nikova L.Ye., Fomin D.K., Yelisova T.V. i dr. Izucheniye svyazi tsitogeneticheskikh i epidemiologicheskikh pokazateley s genotipami u likvidatorov posledstviy avarii na ChAES = Genotype Dependence of Cytogenetic and Epidemiological Characteristics in the Liquidators of the Accident at the ChNPP. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya. 2008;48(3):303-312. (in Russ.)].
  15. Han Y., Franzen J., Stiehl T. et al. New targeted approaches for epigenetic age predictions. BMC Biol. 2020;18:71. http://doi.org/10.1186/s12915-020-00807-2
  16. https://soyuz.by/projects/ldfklr/programma-razrabotka-innovacionnyh-genogeograficheskih-i-genomnyh-tehnologiy-identifikacii-lichnosti-i-individualnyh-osobennostey-cheloveka-na-osnove-izucheniya-genofondov-regionov-soyuznogo-gosudarstva-dnk-identifikaciya)
  17. Averbeck D., Rodriguez-Lafrasse C. Role of Mitochondria in Radiation Responses: Epigenetic, Metabolic, and Signaling Impacts. Int. J. Mol. Sci. 2021;22 (20):11047. http://doi.org/10.3390/ijms222011047
  18. Tričković J.F., Šobot A.V., Joksić I., Joksić G. Telomere fragility in radiology workers occupationally exposed to low doses of ionising radiation. Arh. Hig. Rad. Toksikol. 2022;73(1):23-30. http://doi.org/10.2478/aiht-2022-73-3609
  19. Chen B., Dai Q., Zhang Q. et al. The relationship among occupational irradiation, DNA methylation status, and oxidative damage in interventional physicians. Medicine (Baltimore). 2019;98(39):e17373. http://doi.org/10.1097/MD.0000000000017373
  20. Kamstra J.H., Hurem S., Martin L.M. et al. Ionizing radiation induces transgenerational effects of DNA methylation in zebrafish. Sci. Rep. 2018;8(1):15373. http://doi.org/10.1038/s41598-018-33817-w
  21. Laanen P., Saenen E., Mysara M. et al. Changes in DNA Methylation in Arabidopsis thaliana Plants Exposed Over Multiple Generations to Gamma Radiation. Front. Plant Sci. 2021;12:611783. http://doi.org/10.3389/fpls.2021.611783
  22. Rossnerova A., Izzotti A., Pulliero A. et al. The Molecular Mechanisms of Adaptive Response Related to Environmental Stress. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(19): 7053. http://doi.org/10.3390/ijms21197053
  23. Jiménez-Garza O., Ghosh M., Barrow T.M., Godderis L. Toxicomethylomics revisited: A state-of-the-science review about DNA methylation modifications in blood cells from workers exposed to toxic agents. Front. Public Health. 2023;11: 1073658. http://doi.org/10.3389/fpubh.2023.1073658
  24. Yang C., Gu L., Deng D. Distinct susceptibility of induction of methylation of p16ink4a and p19arf CpG islands by X-radiation and chemical carcinogen in mice. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2014;768:42-50. http://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2014.04.012
  25. Xing C., Wang Q., Tian H. et al. Hypermethylation and downregulation of tumor suppressor gene p16 in benzene poisoning. Wei Sheng Yan Jiu. 2012;41(2):247-50. (in Chinese).
  26. Yang P., Ma J., Zhang B. et al. CpG site-specific hypermethylation of p16INK4a in peripheral blood lymphocytes of PAH-exposed workers. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2012;21(1):182–90. http://doi.org/10.1158/1055-9965.EPI-11-0784
  27. Hou L., Zhang X., Zheng Y. et al. Altered methylation in tandem repeat element and elemental component levels in inhalable air particles. Environ. Mol. Mutagen. 2014;55(3):256-65. http://doi.org/10.1002/em.21829
  28. Kovatsi L., Georgiou E., Ioannou A. et al. p16 promoter methylation in Pb2+ -exposed individuals. Clin. Toxicol. (Phila). 2010;48(2):124-8. http://doi.org/10.3109/15563650903567091
  29. Yu L.B., Tu Y.T., Huang J.W. et al. Hypermethylation of CpG islands is associated with increasing chromosomal damage in chinese lead-exposed workers. Environ. Mol. Mutagen. 2018;59(6):549-556. http://doi.org/10.1002/em.22194
  30. Wang Y., Duan X., Zhang Y. et al. DNA methylation and telomere damage in occupational people exposed to coal tar pitch. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2015;33(7):507-11. (in Chinese).
  31. Yang J., Chen W., Li X. et al. Relationship between urinary nickel and methylation of p15, p16 in workers exposed to nickel. J. Occup. Environ. Med. 2014; 56(5):489-92. http://doi.org/10.1097/JOM.0000000000000168
  32. Rusiecki J.A., Beane Freeman L.E., Bonner M.R. et al. High pesticide exposure events and DNA methylation among pesticide applicators in the agricultural health study. Environ. Mol. Mutagen. 2017;58(1):19-29. http://doi.org/10.1002/em.22067
  33. Devóz P.P., Reis M.B.D., Gomes W.R. et al. Adaptive epigenetic response of glutathione (GSH)-related genes against lead (Pb)-induced toxicity, in individuals chronically exposed to the metal. Chemosphere. 2021;269:128758. http://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128758
  34. Pavanello S., Pesatori A.C., Dioni L. et al. Shorter telomere length in peripheral blood lymphocytes of workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons. Carcinogenesis. 2010;31(2):216-21. http://doi.org/10.1093/carcin/bgp278

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Частоты аберраций хромосом у облученных лиц в зависимости от статуса метилирования промоторов генов: А – простые аберрации хромосомного типа; Б — обменные аберрации хромосомного типа. Приведенные разбросы соответствуют стандартным ошибкам.

Скачать (114KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость уровня аберраций хромосомного типа от частоты метилированных генов у облученных лиц: А – простые аберрации хромосомного типа; Б — обменные аберрации хромосомного типа.

Скачать (222KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024