1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Молекулярная биология
  4. T. 57, № 5, 2023

Молекулярная биология, 2023, T. 57, № 5, стр. 819-826

Изменение профиля метилирования ДНК CD14+ моноцитов при первично-прогрессирующем рассеянном склерозе

И. С. Киселев a, *, О. Г. Кулакова a, О. А. Батурина b, М. Р. Кабилов b, А. Н. Бойко a, c, О. О. Фаворова a

a Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения Российской Федерации
117997 Москва, Россия

b Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук
630090 Новосибирск, Россия

c Федеральный центр мозга и нейротехнологий Федерального медико-биологического агентства России
117997 Москва, Россия

* E-mail: kiselev.ivan.1991@gmail.com

Поступила в редакцию 27.04.2023
После доработки 27.04.2023
Принята к публикации 02.05.2023

Аннотация

Рассеянный склероз (РС) – хроническое аутоиммунно-воспалительное, нейродегенеративное заболевание центральной нервной системы, характеризующееся значительной клинической гетерогенностью. У 10–15% пациентов развивается первично-прогрессирующий РС (ППРС), при котором, в отличие от наиболее частой ремиттирующей формы РС, происходит неуклонное развитие нейродегенерации и, как следствие, стойкое постепенное увеличение неврологической симптоматики. Одной из причин отличий в патогенезе двух форм РС могут быть особенности эпигенетической регуляции генной экспрессии. Метилирование ДНК – один из ключевых эпигенетических механизмов, обычно носит тканеспецифический характер и остается практически неизученным в различных клеточных популяциях больных ППРС. Целью настоящей работы стало выявление профилей дифференциального метилирования CpG-сайтов генома CD14+ моноцитов, характеризующих ППРС. При полногеномном анализе метилирования ДНК у больных ППРС и индивидов контрольной группы выявлено 169 дифференциально метилированных позиций, 90.5% которых гиперметилированы у больных ППРС. Более половины всех дифференциально метилированных позиций находятся в области известных генов и входят в состав CpG-островков и соседних с ними областей, что говорит об их высокой функциональной значимости. Нами идентифицированы шесть протяженных дифференциально метилированных регионов в области генов OR2L13, CAT, LCLAT1, HOXA5, RNF39 и CRTAC1, связанных с воспалением и нейродегенерацией, что свидетельствует об активной эпигенетической регуляции экспрессии упомянутых генов.

Ключевые слова: первично-прогрессирующий рассеянный склероз, воспаление, нейродегенерация, метилирование ДНК, эпигенетическая регуляция

Список литературы

  1. Filippi M., Bar-Or A., Piehl F., Preziosa P., Solari A., Vukusic S., Rocca M.A. (2018) Multiple sclerosis. Nat. Rev. Dis. Primers. 4, 43.

  2. Dendrou C.A., Fugger L., Friese M.A. (2015) Immunopathology of multiple sclerosis. Nat. Rev. Immunol. 15, 545–558.

  3. Olsson T., Barcellos L.F., Alfredsson L. (2017) Interactions between genetic, lifestyle and environmental risk factors for multiple sclerosis. Nat. Rev. Neurol. 13, 25–36.

  4. Waubant E., Lucas R., Mowry E., Graves J., Olsson T., Alfredsson L., Langer-Gould A. (2019) Environmental and genetic risk factors for MS: an integrated review. Ann. Clin. Transl. Neurol. 6, 1905–1922.

  5. Giallongo S., Longhitano L., Denaro S., D’Aprile S., Torrisi F., La Spina E., Giallongo C., Mannino G., Lo Furno D., Zappalà A., Giuffrida R., Parenti R., Li Volti G., Tibullo D., Vicario N. (2022) The role of epigenetics in neuroinflammatory-driven diseases. Int. J. Mol. Sci. 23, 15218.

  6. Koch M., Kingwell E., Rieckmann P., Tremlett H. (2009) The natural history of primary progressive multiple sclerosis. Neurology. 73, 1996–2002.

  7. Correale J., Gaitán M.I., Ysrraelit M.C., Fiol M.P. (2017) Progressive multiple sclerosis: from pathogenic mechanisms to treatment. Brain. 140, 527–546.

  8. Huynh J.L., Garg P., Thin T.H., Yoo S., Dutta R., Trapp B.D., Haroutunian V., Zhu J., Donovan M.J., Sharp A.J., Casaccia P. (2014) Epigenome-wide differences in pathology-free regions of multiple sclerosis-affected brains. Nat. Neurosci. 17, 121–130.

  9. Maltby V.E., Lea R.A., Sanders K.A., White N., Benton M.C., Scott R.J., Lechner-Scott J. (2017) Differential methylation at MHC in CD4+ T cells is associated with multiple sclerosis independently of HLA-DRB1. Clin. Epigenetics. 9, 71.

  10. Maltby V.E., Graves M.C., Lea R.A., Benton M.C., Sanders K.A., Tajouri L., Scott R.J., Lechner-Scott J. (2015) Genome-wide DNA methylation profiling of CD8+ T cells shows a distinct epigenetic signature to CD4+ T cells in multiple sclerosis patients. Clin. Epigenetics. 7, 118.

  11. Кулакова О.Г., Кабилов М.Р., Данилова Л.В., Попова Е.В., Батурина О.А., Царева Е.Ю., Баулина Н.М., Киселев И.С., Бойко А.Н., Фаворов А.В., Фаворова О.О., Власов В.В. (2016) Полногеномный анализ метилирования ДНК мононуклеарных клеток крови больных различными формами рассеянного склероза. Acta Naturae. 8, 39–47.

  12. Киселев И.С., Кулакова О.Г., Данилова Л.В., Батурина О.А., Кабилов М.Р., Попова Е.В., Бойко А.Н., Фаворова О.О. (2022) Полногеномный анализ метилирования ДНК CD4+ T-лимфоцитов больных первично-прогрессирующим рассеянным склерозом свидетельствует о вовлеченности этого эпигенетического процесса в иммунопатогенез заболевания. Молекуляр. биология. 56, 468–475.

  13. Ashhurst T.M., van Vreden C., Niewold P., King N.J.C. (2014) The plasticity of inflammatory monocyte responses to the inflamed central nervous system. Cell. Immunol. 291, 49–57.

  14. Thompson A.J., Banwell B.L., Barkhof F., Carroll W.M., Coetzee T., Comi G., Correale J., Fazekas F., Filippi M., Freedman M.S., Fujihara K., Galetta S.L., Hartung H.P., Kappos L., Lublin F.D., Marrie R.A., Miller A.E., Miller D.H., Montalban X., Mowry E.M., Sorensen P.S., Tintoré M., Traboulsee A.L., Trojano M., Uitdehaag B.M.J., Vukusic S., Waubant E., Weinshenker B.G., Reingold S.C., Cohen J.A. (2018) Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. Lancet Neurol. 17, 162–173.

  15. Tian Y., Morris T.J., Webster A.P., Yang Z., Beck S., Feber A., Teschendorff A.E. (2017) ChAMP: updated methylation analysis pipeline for Illumina BeadChips. Bioinformatics. 33, 3982–3984.

  16. Teschendorff A.E., Marabita F., Lechner M., Bartlett T., Tegner J., Gomez-Cabrero D., Beck S. (2013) A beta-mixture quantile normalization method for correcting probe design bias in Illumina Infinium 450 k DNA methylation data. Bioinformatics. 29, 189–196.

  17. Jaffe A.E., Murakami P., Lee H., Leek J.T., Fallin M.D., Feinberg A.P., Irizarry R.A. (2012) Bump hunting to identify differentially methylated regions in epigenetic epidemiology studies. Int. J. Epidemiol. 41, 200–209.

  18. Kiselev I., Danilova L., Baulina N., Baturina O., Kabilov M., Boyko A., Kulakova O., Favorova O. (2022) Genome-wide DNA methylation profiling identifies epigenetic changes in CD4+ and CD14+ cells of multiple sclerosis patients. Mult. Scler. Relat. Disord. 60, 103714.

  19. Philibert R.A., Terry N., Erwin C., Philibert W.J., Beach S.R., Brody G.H. (2014) Methylation array data can simultaneously identify individuals and convey protected health information: an unrecognized ethical concern. Clin. Epigenetics. 6, 28.

  20. de Mendoza A., Nguyen T.V., Ford E., Poppe D., Buckberry S., Pflueger J., Grimmer M.R., Stolzenburg S., Bogdanovic O., Oshlack A., Farnham P.J., Blancafort P., Lister R. (2022) Large-scale manipulation of promoter DNA methylation reveals context-specific transcriptional responses and stability. Genome Biol. 23, 163.

  21. Ibitoye R., Kemp K., Rice C., Hares K., Scolding N., Wilkins A. (2016) Oxidative stress-related biomarkers in multiple sclerosis: a review. Biomark. Med. 10, 889–902.

  22. Guy J., Qi X., Hauswirth W.W. (1998) Adeno-associated viral-mediated catalase expression suppresses optic neuritis in experimental allergic encephalomyelitis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 13847–13852.

  23. Fan F., Mo H., Zhang H., Dai Z., Wang Z., Qu C., Liu F., Zhang L., Luo P., Zhang J., Liu Z., Cheng Q., Ding F. (2022) HOXA5: A crucial transcriptional factor in cancer and a potential therapeutic target. Biomed. Pharmacother. 155, 113800.

  24. Jia X., Zhao C., Zhao W. (2021) Emerging roles of MHC class I region-encoded E3 ubiquitin ligases in innate immunity. Front. Immunol. 12, 687102.

  25. Kurata R., Nakaoka H., Tajima A., Hosomichi K., Shiina T., Meguro A., Mizuki N., Ohono S., Inoue I., Inoko H. (2010) TRIM39 and RNF39 are associated with Behçet’s disease independently of HLA-B*51 and ‑A*26. Biochem. Biophys. Res. Commun. 401, 533–537.

  26. Renauer P., Coit P., Jeffries M.A., Merrill J.T., McCune W.J., Maksimowicz-McKinnon K., Sawalha A.H. (2015) DNA methylation patterns in naïve CD4+ T cells identify epigenetic susceptibility loci for malar rash and discoid rash in systemic lupus erythematosus. Lupus Sci. Med. 2, e000101.

  27. Morin A., Laviolette M., Pastinen T., Boulet L.-P., Laprise C. (2017) Combining omics data to identify genes associated with allergic rhinitis. Clin. Epigenetics. 9, 3.

  28. Campagna M.P., Xavier A., Lea R.A., Stankovich J., Maltby V.E., Butzkueven H., Lechner-Scott J., Scott R.J., Jokubaitis V.G. (2022) Whole-blood methylation signatures are associated with and accurately classify multiple sclerosis disease severity. Clin. Epigenetics. 14, 194.

  29. Ewing E., Kular L., Fernandes S.J., Karathanasis N., Lagani V., Ruhrmann S., Tsamardinos I., Tegner J., Piehl F., Gomez-Cabrero D., Jagodic M. (2019) Combining evidence from four immune cell types identifies DNA methylation patterns that implicate functionally distinct pathways during multiple sclerosis progression. EBioMedicine. 43, 411–423.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Молекулярная биология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал