Methylation of the Retrotransposon LINE-1 Subfamilies in Chorionic Villi of Miscarriages

S. A. Vasilyev; Васильев С. А.; T. V. Nikitina; Никитина Т. В.; E. A. Sazhenova; Саженова Е. А.; I. V. Lushnikov; Лушников И. В.; O. Yu. Vasilyeva; Васильева О. Ю.; A. S. Ushakova; Ушакова А. С.; A. S. Zuev; Зуев А. С.; S. A. Filatova; Филатова С. А.; E. N. Tolmacheva; Толмачева Е. Н.; V. V. Demeneva; Деменева В. В.; I. N. Lebedev; Лебедев И. Н.

doi:10.31857/S0016675823120147

Метилирование подсемейств ретротранспозона LINE-1 в ворсинах хориона при невынашивании беременности

Авторы: Васильев С.А.¹, Никитина Т.В.¹, Саженова Е.А.¹, Лушников И.В.², Васильева О.Ю.¹, Ушакова А.С.¹^,2, Зуев А.С.¹, Филатова С.А.¹^,2, Толмачева Е.Н.¹, Деменева В.В.¹, Лебедев И.Н.¹
Учреждения:
1. Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
2. Национальный исследовательский Томский государственный университет
Выпуск: Том 59, № 12 (2023)
Страницы: 1419-1426
Раздел: ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА
URL: https://ogarev-online.ru/0016-6758/article/view/233642
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675823120147
EDN: https://elibrary.ru/PQAIPV
ID: 233642

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Невынашивание беременности потенциально связано с нарушениями эпигенетической регуляции генов, ответственных за развитие эмбриона и плаценты. Цель настоящей работы – анализ уровня метилирования различных подсемейств ретротранспозона LINE-1, составляющего около 17% всего генома, в ворсинах хориона спонтанных абортусов первого триместра беременности с различным кариотипом, включая наиболее распространенные анеуплоидии. Был проведен анализ профиля метилирования в промоторе ретротранспозона LINE-1 с помощью таргетного бисульфитного массового параллельного секвенирования в ворсинах хориона медицинских абортусов (n = 39), спонтанных абортусов с нормальным кариотипом (n = 173), трисомией 16 (n = 62) и моносомией X (n = 46), а также в лимфоцитах периферической крови здоровых добровольцев (n = 17). Уровень метилирования подсемейств ретротранспозона LINE-1 в контрольных группах лимфоцитов взрослых индивидов и в ворсинах хориона медицинских абортусов был наибольшим для эволюционно молодых подсемейств L1HS, меньшим – для более древних подсемейств L1PA2, L1PA3 и минимальным для еще более древнего подсемейства L1PA4. В группах спонтанных абортусов наблюдался повышенный уровень метилирования LINE-1, причем этот эффект был более выражен для более древних подсемейств LINE-1. Выявленные закономерности указывают на меньший контроль за более древними подсемействами ретротранспозона LINE-1 в геноме человека, которые потенциально могут использоваться в качестве регуляторных элементов для расположенных рядом генов, участвующих в эмбриональном развитии. Повышение уровня метилирования таких последовательностей может нарушать развитие плаценты и эмбриона и вносить определенный вклад в невынашивание беременности.

Ключевые слова

ретротранспозон LINE-1, метилирование ДНК, ворсины хориона, невынашивание беременности, анеуплоидия, бисульфитное секвенирование, спонтанные абортусы.

Список литературы

Quenby S., Gallos I.D., Dhillon-Smith R.K. et al. Miscarriage matters: the epidemiological, physical, psychological, and economic costs of early pregnancy loss // Lancet. 2021. V. 397. № 10285. P. 1658–1667. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00682-6
Li T.C., Makris M., Tomsu M. et al. Recurrent miscarriage: aetiology, management and prognosis // Hum. Reprod. Update. 2002. V. 8. № 5. P. 463–481. https://doi.org/10.1093/humupd/8.5.463
Red-Horse K., Zhou Y., Genbacev O. et al. Trophoblast differentiation during embryo implantation and formation of the maternal-fetal interface // J. Clin. Invest. 2004. V. 114. № 6. P. 744–754. https://doi.org/10.1172/JCI22991
Jauniaux E., Poston L., Burton G.J. Placental-related diseases of pregnancy: Involvement of oxidative stress and implications in human evolution // Hum. Reprod. Update. 2006. V. 12. № 6. P. 747–755. https://doi.org/:dml016
Shridhar V., Chu T., Simhan H. et al. High-resolution analysis of the human placental DNA methylome in early gestation // Prenat. Diagn. 2020. V. 40. № 4. P. 481–491. https://doi.org/10.1002/pd.5618
Robinson W.P., Price E.M. The human placental methylome // Cold Spring Harbor Perspect. Med. 2015. V. 5. № 5. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a023044
Vlahos A., Mansell T., Saffery R. et al. Human placental methylome in the interplay of adverse placental health, environmental exposure, and pregnancy outcome // PLoS Genet. 2019. V. 15. № 8. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008236
Etchegaray E., Naville M., Volff J.N. et al. Transposable element-derived sequences in vertebrate development // Mob. DNA. 2021. V. 12. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1186/s13100-020-00229-5
Grow E.J., Flynn R.A., Chavez S.L. et al. Intrinsic retroviral reactivation in human preimplantation embryos and pluripotent cells // Nature. 2015. V. 522. № 7555. P. 221–225. https://doi.org/10.1038/nature14308
Reiss D., Zhang Y., Mager D.L. Widely variable endogenous retroviral methylation levels in human placenta // Nucl. Ac. Res. 2007. V. 35. № 14. P. 4743–4754. https://doi.org/10.1093/nar/gkm455
Lee J., Cordaux R., Han K. et al. Different evolutionary fates of recently integrated human and chimpanzee LINE-1 retrotransposons // Gene. 2007. V. 390. № 1–2. P. 18–27. https://doi.org/10.1016/j.gene.2006.08.029
Khan H., Smit A., Boissinot S. Molecular evolution and tempo of amplification of human LINE-1 retrotransposons since the origin of primates // Genome Res. 2006. V. 16. № 1. P. 78–87. https://doi.org/10.1101/gr.4001406
Boissinot S., Sookdeo A. The Evolution of LINE-1 in Vertebrates // Genome Biol. Evol. 2016. V. 8. № 12. P. 3485–3507. https://doi.org/10.1093/gbe/evw247
Vasilyev S.A., Tolmacheva E.N., Vasilyeva O.Y. et al. LINE-1 retrotransposon methylation in chorionic villi of first trimester miscarriages with aneuploidy // J. Assist. Reprod. Genet. 2021. V. 38. № 1. P. 139–149. https://doi.org/10.1007/s10815-020-02003-1
Lebedev I.N., Ostroverkhova N.V., Nikitina T.V. et al. Features of chromosomal abnormalities in spontaneous abortion cell culture failures detected by interphase FISH analysis // Eur. J. Hum. Genet. 2004. V. 12. № 7. P. 513–520. https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5201178
Vasilyev S.A., Timoshevsky V.A., Lebedev I.N. Cytogenetic mechanisms of aneuploidy in somatic cells of chemonuclear industry professionals with incorporated plutonium-239 // Russ. J. Genetics. 2010. V. 46. № 11. P. 1381–1385. https://doi.org/10.1134/s1022795410110141
Vasilyev S.A., Markov A.V., Vasilyeva O.Y. et al. Method of targeted bisulfite massive parallel sequencing of the human LINE-1 retrotransposon promoter // MethodsX. 2021. V. 8. https://doi.org/10.1016/j.mex.2021.101445
Fernandes J.D., Zamudio-Hurtado A., Clawson H. et al. The UCSC repeat browser allows discovery and visualization of evolutionary conflict across repeat families // Mob. DNA. 2020. V. 11. P. 13. https://doi.org/10.1186/s13100-020-00208-w
Zheng Y., Joyce B.T., Liu L. et al. Prediction of genome-wide DNA methylation in repetitive elements // Nucl. Ac. Res. 2017. V. 45. № 15. P. 8697–8711. https://doi.org/10.1093/nar/gkx587
Zadora J., Singh M., Herse F. et al. Disturbed placental imprinting in preeclampsia leads to altered expression of DLX5, a human-specific early trophoblast marker // Circulation. 2017. V. 136. № 19. P. 1824–1839. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.117.028110
Criscione S.W., Theodosakis N., Micevic G. et al. Genome-wide characterization of human L1 antisense promoter-driven transcripts // BMC Genomics. 2016. V. 17. P. 463. https://doi.org/10.1186/s12864-016-2800-5
Chishima T., Iwakiri J., Hamada M. Identification of transposable elements contributing to tissue-specific expression of long non-coding RNAs // Genes (Basel). 2018. V. 9. № 1. https://doi.org/10.3390/genes9010023
Pourrajab F., Hekmatimoghaddam S. Transposable elements, contributors in the evolution of organisms (from an arms race to a source of raw materials) // Heliyon. 2021. V. 7. № 1. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06029
Demeneva V.V., Tolmacheva E.N., Nikitina T.V. et al. Expression of the NUP153 and YWHAB genes from their canonical promoters and alternative promoters of the LINE-1 retrotransposon in the placenta of the first trimester of pregnancy // Vavil. Zh. Genet. Selektsii. 2023. V. 27. № 1. P. 63–71. https://doi.org/10.18699/VJGB-23-09