НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН, г. Томск
Лаборатория цитогенетики

Геномный импринтинг (англ. imprint – отпечаток) является эпигенетическим феноменом, который характеризуется дифференциальной экспрессией гена в зависимости от его родительского происхождения. Основой геномного импринтинга является метилирование ДНК. Известно, что у человека в структуре ДНК наряду с четырьмя азотистыми основаниями (аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C)) имеются метилированные основания: 5-метилцитозин (m5C). Цитозиновые основания ДНК метилируются в основном в симметричных CpG-динуклеотидах, которые составляют около 1% всей геномной ДНК и около 80% всех CpG-динуклеотидов [1]. Рисунки метилирования ДНК в клетках организма обладают пространственной, временной и тканевой специфичностью, специфика метилирования ДНК наследуется дочерними клетками. Специфические метки метилирования стираются в примордиальных половых клетках, в ходе их созревания происходит восстановление рисунков метилирования в соответствии с половой принадлежностью организма, после слияния половых клеток в доимплантационной стадии эмбрионального развития происходит деметилирование генома, а в ходе дальнейших этапов развития зародыша — de novo метилирование ДНК соматических клеток. Активные гены в клетках не метилированы, в случае метилирования промоторов генов отмечается подавление их экспрессии.
 Естественно, что все события, изменяющие моноаллельный характер экспрессии генов, такие как изменение статуса метилирования данных генов, будут сопровождаться определенными фенотипическими эффектами и, прежде всего, патологией внутриутробного развития организма и специфическими синдромами [2,3]. В геноме человека известно примерно 70 импринтированных локусов. Большая их часть вовлечена в обеспечение эмбрионального развития организма, в основном через контроль клеточной пролиферации и дифференцировки.
 В настоящее время проведено исследование нарушений эпигенетического статуса импринтированного гена PLAGL1 хромосомы 6 (q24-q25) при ранней внутриутробной гибели эмбрионов человека в группе 87 спонтанных абортусов первого триместра беременности с дегенерацией клеточных культур in vitro. В качестве контрольной группы были изучены 30 образцов медицинских абортусов первого триместра беременности, полученных от здоровых женщин без отягощенного акушерского анамнеза, не пожелавших сохранить нормально протекавшую беременность по социальным показаниям. Анализ статуса метилирования импринтированного гена проводили в образцах геномной ДНК, выделенных из некультивированных тканей цитотрофобласта хориона (ЦХ) и экстраэмбриональной мезодермы (ЭМ), как производных зародышевых листков, отличающихся по характеру эпигенетического репрограммирования генома на ранних этапах эмбриогенеза [4]. Выделение ДНК проводили по стандартной методике с использованием протеиназы К с последующей очисткой фенол/хлороформом. Далее образцы подвергали обработке бисульфитом натрия и проводили метил-специфичную ПЦР. После амплификации фрагменты ДНК фракционировали в 3%-ном агарозном геле и визуализировали в проходящем УФ свете на установке GelDoc («Bio-Rad»,США). Структура обследованных выборок приведена в таблице.

Характер метилирования PLAGL1 у 9 из 87 обследованных спонтанных абортусов (10,3%) отличался от нормального состояния: в плацентарных тканях было зарегистрировано снятие метилирования PLAGL1 на материнском гомологе. В настоящем исследовании у всех спонтанных абортусов с эпимутациями выявленные нарушения статуса метилирования затрагивали только одну ткань, другими словами обнаруживались либо в ЭМ (5 эмбрионов), либо в ЦХ (3 эмбриона). В одном случае для анализа был доступен только ЦХ. Данные результаты позволяют предположить, что наиболее вероятным периодом возникновения выявленных эпимутаций является постимплантационный этап развития эмбриона. Обнаруженные у спонтанных абортусов нарушения импринтинга были ограничены только одной тканью, а, следовательно, могли возникнуть уже после их обособления. Таким образом, соматические эпимутации могут являться одним из молекулярных механизмов нарушения функций импринтированных генов при патологии внутриутробного развития человека. PLAGL1 подавляет клеточный рост и экспрессируется только с отцовского гомолога. Поэтому гипометелирование этого гена может привести к уменьшению пролиферативной активности клеток. Косвенным подтверждением роли гена PLAGL1 в пролиферации клеток служит тот факт, что гиперметилирование этого гена описано при раке яичников [5]. Таким образом, изучение эпимутаций других импринтированных генов является актуальной проблемой для дальнейших исследований причин ранней эмбриональной гибели у человека.


Список литературы:
1. Ehrlich, M. Amount and distribution of 5-methycytosine in human DNA from different types of tissues or cells / M. Ehrlich // Nucleic Acids Res. - 1982. - V. 10. - P. 2709-2721.
2. Назаренко, С. А. Нарушение эпигенетической регуляции активности генов и болезни человека / С. А. Назаренко // Вестник РАМН. - 2001. - № 10. - С. 43-48.
3. Лебедев, И. Н. Эпимутации импринтированных генов в геноме человека: классификация, причины возникновения, связь с наследственной патологией / И. Н. Лебедев, Е. А. Саженова // Генетика. - 2008. – Т. 44, № 10. - С. 1356-1373.
4. Li, E. Chromatin modification and epigenetic reprogramming in mammalian development / E. Li // Nat. Rev. Genet. - 2002. - V. 3. - P. 662-673.
5. Kamikihara, T. Epigenetic silencing of the imprinted gene ZAC by DNA methylation in the progression of human ovarian cancer / T. Kamikihara // Int. J. Cancer. - 2005. - V. 115. - P. 690-700.