Диссертация (1145832), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Это указывает на то, что 5hmC образуется из 5mC, образовавшегося de novo настадии зиготы (Amouroux et al., 2016). Подобный механизм, действующий в соматическихклеткахчеловека,можетбытьответственнымзадифференциальноегидроксиметилирование, обнаруженное в настоящем исследовании.Соотношение числа пар гомологичных хромосом с различнымитипамираспределения 5hmC оказалось сходным для хромосом 1 и 16. Однако, между клеткамиэмбрионального лёгкого и хориона обнаружены особенности, характерные для каждоготипа ткани. Для цитотрофобласта хориона в большей степени характерна картина, когдаоба гомолога хромосом 1 и 16 не содержали 5hmC, в отличие от клеток эмбриональноголёгкого.
Асимметричное распределение 5hmC на обоих гомологах более характерно дляметафазных пластинок из клеток лёгкого по сравнению с клетками хориона (рис. 23).Наблюдаемое явление асимметричного гидроксиметилирования хромосом может бытьсвязано с делением и дифференцировкой клеток лёгкого и хориона. При этом, вероятнеевсего,изменениехарактерагидроксиметилированияхромосомпроисходитнеоднонаправлено в сторону потери 5hmC, а волнообразно. Об этом свидетельствует тотфакт, что асимметрия в распределении 5hmC наблюдается у эмбрионов разных сроковразвития – от 5 до 12 недель.В результате проведенного исследования впервые было охарактеризованораспределение5-гидроксиметилцитозинанаметафазныххромосомахиз100некультивированных клеток эмбриональных и экстраэмбриональных тканей человека.
Вотличие от стабильного рисунка метилирования ДНК, распределение 5hmC нахромосомахнекультивированныхклеткахчеловекахарактеризуетсявыраженнойгетерогенностью как на уровне отдельных хромосом, так и на уровне метафазныхпластинокитканейиз-заразличныхкомбинацийгидроксиметилированных,гемигидроксиметилированных и негидроксиметилированных хромосом.101ЗАКЛЮЧЕНИЕНастоящаяработавыполненаврамкахисследованияэпигенетическойреорганизации генома в проэмбриональный и эмбриональный периоды развитифчеловека.Благодарякомплексномуподходуиприменениюцитогенетических,молекулярно-цитогенетических, гистологических и иммунофлуоресцентных методовудалось охарактеризовать дифференциальное распределение на метафазных хромосомах5-гидросиметилцитозина и описать его динамические изменения в гаметогенезе и раннемэмбриогенезе.Убедительно показано, что запрограммированное гидроксиметилирование ДНК всперматогенныхклеткахчеловекапроисходитволнообразнонадвухстадияхдифференцировки: в сперматогониях и сперматидах.
В тоже время, в ходе завершенияспермиогенеза появление сперматозоидов, содержащих 5-гидроксиметилцитозин, вэякуляте может происходить спонтанно, наиболее вероятно, под влиянием негативныхвнешних факторов. Именно на это указывает выявление высокой доли сперматозоидов,содержащих 5-гидроксиметилцитозин, сочетающиеся с плохим качеством гамет ивысокой долей сперматозоидов с фрагментированной ДНК. Таким образом, в рамкахнастоящего исследования впервые показано, что высокая доля в эякуляте сперматозоидов,содержащих 5-гидроксиметилцитозин, является негативным прогностическим критериемфертильности.
Оценка качества сперматозоидов, выполненная с применением новогокритерия,позволиттехнологий–улучшитьключевойэтапвспомогательныхнаправленнуюселекциюгамет,необходимуюрепродуктивныхдляповышенияэффективности ЭКО и рождения здорового ребенка. Выявленные в настоящей работеразличия в содержании 5hmС в сперматозоидах доноров спермы и пациентов снарушениямивзаимодействияфертильностисоздаютэпигенетическихпредпосылкиизмененийвкмужскихизучениюгаметахмеханизмовинарушенийрепродуктивной функции, а также поиску новых способов лечения мужского бесплодия спомощью лекарственных средств и подбора диеты.Впервые показано, что после оплодотворения эпигеном зиготы человекапретерпевает глобальные изменения.
Так, распределение 5-гидроксиметилцитозина нахромосомах не наследуется из гамет, а устанавливается de novo в соответствии сродительскимпроисхождениемхромосомыитипомсегмента.Хромосомыразнородителького происхождения подвергаются контрастным изменениям: отцовскиехромосомы гипергидроксиметилированы и гипометилированы, а материнские напротив –гипогидроксиметилированыигиперметилированы.Такаякартинаобусловлена102различнымивзаимодополняющимифункциямиразнородительскиххромосомдляразвития нового организма. В ходе делений дробления вплоть до стадии бластоцистыпроисходит деметилирование генома зародыша за счёт как активного деметилированияпосредством формирования 5-гидроксиметилцитозина, так и зависимой от репликациипассивной потери 5-гидроксиметилцитозина и 5-метилцитозина, с образованиемгемиметилированных и гемигидроксиметилированных хромосом.
Эти преобразованиястрого запрограммированы и необходимы для реализации наследственной информациигенома зародыша. В ходе постимплантационного развития описан уникальный феноменасимметрии рисунка гидроксиметилирования хромосом, при этом ярко выраженагетерогенность на уровне хромосом, метафазных пластинок и тканей, обусловленнаяразличными комбинациями гидроксиметилированных, гемигидроксиметилированных инегидроксиметилированных хромосом.Такимобразом,описанныеизменениягидроксиметилированияДНКвпроэмбриональный и эмбриональный периоды лежат в основе эпигенетическогорепрограммирования генома и, по всей видимости, крайне важны для корректнойреализации генетической информации в программе индивидуального развития.103ВЫВОДЫ1.Специфическийдлястадиизиготычеловекахарактерраспределения5-гидроксиметилцитозина на метафазных хромосомах не наследуется из гамет, аустанавливается de novo и определяется как родительским происхождением, так итипом сегмента хромосом.
5-гидроксиметилцитозин локализован в R-, но не G- и Cсегментах. Метафазные хромосомы отцовского происхождения подвергаютсяактивному деметилированию с образованием 5-гидроксиметилцитозина в большейстепени, чем метафазные хромосомы материнского происхождения.2.В деметилировании генома доимплантационных зародышей человека участвует неменеетрёхмеханизмов:гидроксиметилцитозинанаактивноестадиидеметилированиезиготы,атакжесобразованиемпассивнаяпотеря55-гидроксиметилцитозина с образованием гемигидроксиметилированных хромосом ипассивная потеря 5-метилцитозина с образованием гемиметилированных хромосомпри делениях дробления до стадии бластоцисты.3.В постимплантационном эмбриональном развитии человека гидроксиметилированиеДНК характеризуется выраженной межхромосомной, межклеточной и межтканевойвариабельностью,обусловленнойгидроксиметилированных,различнымикомбинациямигемигидроксиметилированныхинегидроксиметилированных хромосом.4.ВходедифференцировкиволнообразныеизменениясперматогенныххарактераклетокчеловекагидроксиметилированияпроисходятДНК:5-гидроксиметилцитозин характерен для сперматогониев Ad, утрачивается к моментувступления в митоз, отсутствует в мейотически делящихся сперматоцитах, а затемснова появляется в небольшой доле сперматид.5.Гидроксиметилирование ДНК характерно для небольшой доли эякулированныхсперматозоидов.
Увеличение этой доли ассоциировано со снижением качестваэякулята и нарушениями фертильности.1046.В сперматогенезе человека изменения характера гидроксиметилирования ДНКпроисходят строго запрограммировано в ходе дифференцировки сперматогенныхклеток, а появление в эякуляте отдельных гидроксиметилированных сперматозоидовявляется следствием её нарушения.105СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Баранов В.С., Кузнецова Т.В. Цитогенетика эмбрионального развития. СПб:Издательство Н-Л, 2007.
– 640 с.2. Баранов В.С., Пендина А.А., Кузнецова Т.В., Ефимова О.А., Федорова И.Д., ЛеонтьеваО.А., Корсак В.С., Никольский Н.Н. Некоторые особенности статуса метилированияметафазных хромосом у зародышей человека доимплантационных стадий развития //Цитология. – 2005. – Т. 47, №8. – С. 723-730.3. Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК и эпигенетика // Генетика. – 2006. – T. 42. – №9. –C.
1-14.4. Данилов Р.К., Боровая Т.Г. Общая и едицинская эмбриология. Учебник длямедицинских вузов. СПб. СпецЛит, 2003. – 232 с.5. Дондуа А.К. Биология развития: в 2 т. - СПб.: СПб Гос. ун-т., 2005. – 532 с.6. Дыбан А.П. Раннее развитие млекопитающих. – Л.: Наука, 1988. – 228 с.7. Дыбан А.П., Баранов В.С. Цитогенетика развития млекопитающих. – М.: Наука. 1978. –216 c.8. Ефимова О.А. Дифференциальная композиция эпигенетических маркеров сегментовметафазных хромосом человека // Автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата биологических наук.
СПбГУ. Санкт-Петербург – 2012.9. Ефимова О.А., Пендина А.А., Тихонов А.В., Кузнецова Т.В., Баранов В.С.Метилирование ДНК – основной механизм репрограммирования и регуляции геномачеловека // Медицинская генетика. – 2012. – Т.11. – №4(118). – С.10-18.10. Ефимова О.А., Пендина А.А., Чиряева О.Г., Петрова Л.И., Садик Н.А., Дудкина В.С.,Кузнецова Т.В., Баранов В.С. // Дифференциальное метилирование ДНК метафазныххромосом – основа нового способа окраски хромосом человека в пре- и постнатальныйпериоды онтогенеза. C. 143-149. В «Современные технологии профилактикинаследственных болезней и детской инвалидности» (к 40-летию медико-генетическогоцентра), под ред. Романенко О.П., – СПб.
ГУЗ МГЦ: «Феникс», 2009. – 368 с.11. Кнорре А.Г. Краткий очерк эмбриологии человека. – Л.: Медицина, 1967. – 268 с.12. Кузнецова Т.В., Логинова Ю.А., Чиряева О.Г., Пендина А.А., Ефимова О.А.,Федорова И.Д., Баранов В.С. Цитогенетические методы. с. 623-657 В: «Медицинскиелабораторные технологии: руководство по клинической лабораторной диагностике» в 2т., под ред. А.И.Карпищенко, – 3-е изд., перераб. и доп. – Т.2. – М.: ГЭОТАР-Медиа,2013. – 792 с.10613.
Лебедев И.Н., Назаренко С.А. Тканеспецифичный плацентарный мозаицизм поаутосомным трисомиям у спонтанных абортусов человека: механизмы формирования ифенотипические эффекты // Генетика. – 2001. – Т.37, №11. – С.1459-1474.14. Лебедев И.Н., Саженова Е.А. Эпимутации импринтированных генов в геномечеловека: классификация, причины возникновения, связь с наследственной патологией// Генетика. – 2008.
– Т.44. – С.1356-1373.15. Паткин Е.Л. Эпигенетические механизмы распространенных заболеваний человека.Издательство: СПб: Нестор-История, 2008. – 196 с.16. Пендина А.А., Гринкевич В.В., Кузнецова Т.В., Баранов В.С. Метилирование ДНК –универсальный механизм регуляции активности генов // Экологическая генетика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
