Молекулярная биология, 2022, T. 56, № 3, стр. 491-497

Изменение уровней мРНК генов ДНК-метилтрансфераз в эндотелиальных клетках, обработанных митомицином

М. Ю. Синицкий a*, А. В. Синицкая a, Д. К. Шишкова a, А. Г. Кутихин a, В. И. Минина b, А. В. Понасенко a

a Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний
650002 Кемерово, Россия

b Кемеровский государственный университет
650000 Кемерово, Россия

* E-mail: max-sinitsky@rambler.ru

Поступила в редакцию 27.08.2021
После доработки 07.10.2021
Принята к публикации 18.10.2021

Аннотация

ДНК-метилтрансферазы катализируют метилирование остатков цитозина в CpG-сайтах ДНК, что играет важную роль в регуляции транскрипции, стабильности хромосом и других процессах. Показано, что уровень метилирования ДНК изменяется под действием генотоксического стресса, вызванного различными кластогенными агентами. Генотоксический стресс, в свою очередь, является одним из триггеров эндотелиальной дисфункции. С помощью количественной полимеразной цепной реакции мы оценили изменения уровней мРНК генов DNMT1, DNMT3A и DNMT3B в линиях эндотелиальных клеток коронарной (HCAEC) и внутренней грудной (HITAEC) артерий человека, экспонированных алкилирующим мутагеном – митомицином С. Установлено, что непосредственно после мутагенного воздействия уровень мРНК гена DNMT1 в культурах клеток HCAEC повышается в 1.7 раза по сравнению с контролем. После удаления мутагена из культуральной среды и последующего культивирования клеток HCAEC в “чистой” среде в течение 1 суток уровень мРНК гена DNMT3B в культурах, обработанных митомицином С, возрастал в 2 раза по сравнению с контролем. Одновременно с этим не обнаружено изменения уровней мРНК генов изученных ДНК-метилтрансфераз в экспонированных мутагеном культурах HITAEC. По-видимому, изменения уровней мРНК генов ДНК-метилтрансфераз могут вносить вклад в формирование эндотелиальной дисфункции в ответ на мутагенную нагрузку в эксперименте in vitro.

Ключевые слова: эндотелиальные клетки, ДНК-метилтрансферазы, митомицин С, мутагенез, метилирование, эндотелиальная дисфункция

Список литературы

  1. Robertson K.D. (2005) DNA methylation and human disease. Nat. Rev. Genet6(8), 597–610.

  2. Kareta M.S., Botello Z.M., Ennis J.J., Chou C., Chédin F. (2006) Reconstitution and mechanism of the stimulation of de novo methylation by human DNMT3L. J. Biol. Chem281(36), 25893–25902.

  3. Jin B., Robertson K.D. (2013) DNA methyltransferases, DNA damage repair, and cancer. Adv. Exp. Med. Biol. 754, 3–29.

  4. Dunn J., Thabet S., Jo H. (2015) Flow-dependent epigenetic DNA methylation in endothelial gene expression and atherosclerosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 35(7), 1562–1569.

  5. Lyko F. (2018) The DNA methyltransferase family: a versatile toolkit for epigenetic regulation. Nat. Rev. Genet19(2), 81–92.

  6. Lee D.Y., Chiu J.J. (2019) Atherosclerosis and flow: roles of epigenetic modulation in vascular endothelium. J. Biomed. Sci. 26(1), 56.

  7. Gray K., Bennett M. (2011) Role of DNA damage in atherosclerosis – bystander or participant? Biochem. Pharmacol82(7), 693–700.

  8. Shah N.R., Mahmoudi M. (2015) The role of DNA damage and repair in atherosclerosis: a review. J. Mol. Cell. Cardiol. 86, 147–157.

  9. Кутихин А.Г., Синицкий М.Ю., Понасенко А.В. (2017) Роль мутагенеза в развитии атеросклероза. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 6, 92–101.

  10. Sinitsky M.Y., Kutikhin A.G., Tsepokina A.V., Shishkova D.K., Asanov M.A., Yuzhalin A.E., Minina V.I., Ponasenko A.V. (2020) Mitomycin C induced genotoxic stress in endothelial cells is associated with differential expression of proinflammatory cytokines. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 858–860, 503252.

  11. Синицкий М.Ю., Цепокина А.В., Кутихин А.Г., Шишкова Д.К., Понасенко А.В. (2021) Профиль генной экспрессии в эндотелиальных клетках, культивируемых в присутствии митомицина С. Биомед. химия. 67(2), 130–136.

  12. GBD 2017 Causes of Death Collaborators (2018) Global, regional, and national age-sex-specific mortality for 282 causes of death in 195 countries and territories, 1980–2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 392(10159), 1736–1788.

  13. Lorge E., Thybaud V., Aardema M.J., Oliver J., Wa-kata A., Lorenzon G., Marzin D. (2006) SFTG international collaborative study on in vitro micronucleus test I. General conditions and overall conclusions of the study. Mutat. Res. 607(1), 13–36.

  14. OECD, Guidelines for the Testing of Chemicals no. 487: In vitro Mammalian Cell Micronucleus Test (Mnvit), OECD, Paris, France, 2016.

  15. Vandesompele J., De Preter K., Pattyn F., Poppe B., Van Roy N., De Paepe A., Speleman F. (2002) Accurate normalization of real-time quantitative RT-PCR data by geometric averaging of multiple internal control genes. Genome Biol. 3(7), RESEARCH0034.

  16. Bustin S.A., Benes V., Garson J.A., Hellemans J., Huggett J., Kubista M., Mueller R., Nolan T., Pfaffl M.W., Shipley G.L., Vandesompele J., Wittwer C.T. (2009) The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments. Clin. Chem. 55(4), 611–622.

  17. Bronner C., Alhosin M., Hamiche A., Mousli M. (2019). Coordinated dialogue between UHRF1 and DNMT1 to ensure faithful inheritance of methylated DNA patterns. Genes (Basel). 10(1), 65. https://doi.org/10.3390/genes10010065

  18. Adam S., Anteneh H., Hornisch M., Wagner V., Lu, J., Radde N.E., Bashtrykov P., Song J., Jeltsch A. (2020) DNA sequence-dependent activity and base flipping mechanisms of DNMT1 regulate genome-wide DNA methylation. Nat. Commun. 11(1), 3723.

  19. Unterberger A., Andrews S.D., Weaver I.C., Szyf M. (2006) DNA methyltransferase 1 knockdown activates a replication stress checkpoint. Mol. Cell. Biol. 26(20), 7575–7586.

  20. Ha K., Lee G.E., Palii S.S., Brown K.D., Takeda Y., Liu K., Bhalla K.N., Robertson, K.D. (2011) Rapid and transient recruitment of DNMT1 to DNA double-strand breaks is mediated by its interaction with multiple components of the DNA damage response machinery. Hum. Mol. Genet. 20(1), 126–140.

  21. Loughery J.E., Dunne P.D., O’Neill K.M., Meehan R.R., McDaid J.R., Walsh C.P. (2011) DNMT1 deficiency triggers mismatch repair defects in human cells through depletion of repair protein levels in a process involving the DNA damage response. Hum. Mol. Genet. 20(16), 3241–3255.

  22. Gagliardi M., Strazzullo M., Matarazzo M.R. (2018) DNMT3B functions: novel insights from human disease. Front. Cell Dev. Biol. 6, 140.

  23. Jacinto F.V., Esteller M. (2007) Mutator pathways unleashed by epigenetic silencing in human cancer. Mutagenesis. 22(4), 247–253.

  24. Williams L.H., Choong D., Johnson S.A., Campbell I.G. (2006) Genetic and epigenetic analysis of CHEK2 in sporadic breast, colon, and ovarian cancers. Clin. Cancer Res. 12(23), 6967–6972.

  25. Duraisamy A.J., Mishra M., Kowluru A., Kowluru R.A. (2018) Epigenetics and regulation of oxidative stress in diabetic retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 59(12), 4831–4840.

  26. Kang H.C., Chie E.K., Kim H.J., Kim J.H., Kim I.H., Kim K., Shin B.S., Ma E. (2019) A phthalimidoalkanamide derived novel DNMT inhibitor enhanced radiosensitivity of A549 cells by inhibition of homologous recombination of DNA damage. Invest. New Drugs. 37(6), 1158–1165.

  27. Синицкий М.Ю., Кутихин А.Г., Шишкова Д.К., Асанов М.А., Понасенко А.В. (2020) Оценка цитотоксических и генотоксических эффектов митомицина С в культурах эндотелиальных клеток человека. Гены и Клетки. 15(1), 45–49.

  28. Zhang Y.P., Huang Y.T., Huang T.S., Pang W., Zhu J.J., Liu Y.F., Tang R.Z., Zhao C.R., Yao W.J., Li Y.S., Chien S., Zhou J. (2017) The mammalian target of rapamycin and DNA methyltransferase 1 axis mediates vascular endothelial dysfunction in response to disturbed flow. Sci. Rep. 7(1), 14996.

Дополнительные материалы отсутствуют.