vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biology10.55959/MSU0137-0952-16-79-4-12vestnik-bio-msu-1443Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯRESEARCH ARTICLESВлияние метилирования промоторов генов регуляции апоптоза на интенсивность клеточной гибели лимфоцитов у облученных людейEffect of gene promoter methylation of apoptosis regulation on the intensity of lymphocyte cell death in exposed peoplehttps://orcid.org/0000-0002-2567-7945БлиноваЕ. А.BlinovaE. A.

Блинова Евгения Андреевна – канд. биол. наук, зав. лабораторией молекулярно-клеточной радиобиологии; доц. кафедры радиационной биологии

454141 г. Челябинск, ул. Воровского, д. 68А 

454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д. 123 

Тел: 8-351-232-79-14 

Vorovsky ul., 68A, Chelyabinsk, 454141

Bratiev Kashirinykh ul., 129, Chelyabinsk, 454001

blinova@urcrm.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1695-1340КотиковаА. И.KotikovaA. I.

Котикова Алиса Игоревна – мл. науч. сотр. лаборатории молекулярно-клеточной радиобиологии; аспирант кафедры радиационной биологии

454141 г. Челябинск, ул. Воровского, д. 68А 

454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д. 123 

Тел.:8-351-232-79-14 

Vorovsky ul., 68A, Chelyabinsk, 454141

Bratiev Kashirinykh ul., 129, Chelyabinsk, 454001

kotikova@urcrm.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2583-5808АклеевА. В.AkleyevA. V.

Аклеев Александр Васильевич – докт. мед. наук, проф., директор; заведующий кафедрой радиационной биологии

454141 г. Челябинск, ул. Воровского, д. 68А 

454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д. 123 

Тел.: 8-351-232-79-14 

Vorovsky ul., 68A, Chelyabinsk, 454141

Bratiev Kashirinykh ul., 129, Chelyabinsk, 454001

Лаборатория молекулярно-клеточной радиобиологии, Уральский научно-практический центр радиационной медицины, Федеральное медико-биологическое агентство ; Кафедра радиационной биологии, Челябинский государственный университетРоссияLaboratory of Molecular and Cellular Radiobiology, Urals Research Center for Radiation Medicine, Federal Medical Biological Agency ; Department of Radiation Biology, Chelyabinsk State UniversityRussian Federation202403032025794346352Copyright © Блинова Е.А., Котикова А.И., Аклеев А.В., 20252025Блинова Е.А., Котикова А.И., Аклеев А.В.Blinova E.A., Kotikova A.I., Akleyev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/1443

Апоптоз играет жизненно важную роль в поддержании баланса между пролиферацией клеток и их гибелью. Аберрантное метилирование промоторных регионов генов, регулирующих клеточную гибель, может влиять на их транскрипционную активность и, как следствие, на реализацию апоптоза. Дефекты в реализации апоптотического пути приводят к развитию различных заболеваний, в том числе онкологических. Целью настоящего исследования был анализ влияния метилирования CpG-динуклеотидов в промоторных областях генов BCL2, BAX, TP53 и MDM2 на интенсивность клеточной гибели лимфоцитов периферической крови (ЛПК) у лиц, подвергшихся хроническому низкоинтенсивному радиационному воздействию. Всего было обследовано 279 жителей прибрежных сел реки Течи (Южный Урал). Из них 145 человек подверглись хроническому низкоинтенсивному радиационному воздействию в результате сбросов радиоактивных отходов производственным объединением «Маяк» в реку Теча в период с 1949 по 1956 гг. (средняя накопленная доза облучения красного костного мозга обследованных лиц составила 734 ± 49,40 мГр). Анализ метилирования промоторных регионов генов MDM2, TP53, BAX и BCL2 проводился методом метилспецифической полимеразной цепной реакции в реальном времени. Исследование апоптотической гибели ЛПК проводилось методом проточной цитометрии. Было установлено, что в отдаленном периоде после начала хронического радиационного воздействия в группе облученных людей наблюдались статистически значимые различия в распределении обследованных людей по уровню метилирования CpG-динуклеотидов в промоторных регионах генов BCL2 и TP53 по сравнению с необлученными людьми. При оценке влияния метилирования на интенсивность клеточной гибели как в объединенной группе, так в группе облученных лиц регистрируется повышение частоты ЛПК на ранней и поздней стадии апоптоза в группах с гипометилированными участками промотора гена MDM2.

Apoptosis plays a vital role in maintaining the balance between proliferating cells and their death. Modifications in the methylation level of promoter regions of genes regulating cell death can affect the transcriptional activity of these genes and, consequently, the execution of apoptosis. At the same time, any defects in the implementation of the apoptotic pathway lead to the development of various diseases, including cancer. The objective of the study was to analyse the effect of methylation of promoter regions in BCL2, BAX, TP53 and MDM2 genes on the intensity of cell death of peripheral blood lymphocytes in individuals exposed to chronic low dose rate radiation. A total of 279 residents of the Techa riverside villages (Southern Urals) were examined, 145 of them were exposed to chronic low dose rate radiation due to the discharge of radioactive waste by the Mayak Production Association into the Techa River between 1949 and 1956 (the average accumulated dose to red bone marrow was 734 ± 49.40 mGy). Methylation of promoter regions of MDM2, TP53, BAX and BCL2 genes was analysed by methyl-sensitive realtime PCR. Apoptotic death of peripheral blood lymphocytes (PBLs) was studied by flow cytometry method. It was found that in the long-term period, after the onset of chronic radiation exposure, statistically significant differences were observed in the distribution of the examined people in the group of exposed people by the level of methylation of promoter regions of BCL2 and TP53 genes in comparison with unexposed people. When assessing the effect of methylation on the intensity of cell death in both the combined group and the group of exposed individuals, an increased frequency of PBLs at early and late stages of apoptosis is registered in the groups with hypomethylated MDM2 gene promoter.

хроническое радиационное воздействиеклеточная гибельметилирование ДНКпромоторные регионы геновлимфоцитыапоптозchronic radiation exposurecell deathDNA methylationpromoter regions of geneslymphocytesapoptosisИсследование выполнено при финансовой поддержке Федерального медико-биологического агентства в рамках выполнения федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016–2020 гг. и на период до 2030 г.» (контракт № 27.501.21.2 от 11.06.2021 г).The study was conducted with the financial support of the Federal Medical and Biological Agency as part of the Federal Target Program “Ensuring Nuclear and Radiation Safety for 2016–2020 and for the period until 2030” (Contract No. 27.501.21.2 dated June 11, 2021).ReferencesGopisetty G., Ramachandran K., Singal R. DNA methylation and apoptosis. Mol Immunol. 2006;43(11):1729–1740.Gopisetty G., Ramachandran K., Singal R. DNA methylation and apoptosis. Mol Immunol. 2006;43(11):1729–1740.Pfeffer C.M., Singh A.T.K. Apoptosis: A target for anticancer therapy. Int. J. Mol. Sci. 2018;19(2):448.Pfeffer C.M., Singh A.T.K. Apoptosis: A target for anticancer therapy. Int. J. Mol. Sci. 2018;19(2):448.Antwih D.A., Gabbara K.M., Lancaster W.D., Ruden D.M., Zielske S.P. Radiation-induced epigenetic DNA methylationmodification of radiation-response pathways. Epigenetics. 2013;8(8):839–848.Antwih D.A., Gabbara K.M., Lancaster W.D., Ruden D.M., Zielske S.P. Radiation-induced epigenetic DNA methylationmodification of radiation-response pathways. Epigenetics. 2013;8(8):839–848.Bae J.H., Kim J.G., Heo K., Yang K., Kim T-O., Yi J.M. Identification of radiation-induced aberrant hypomethylation in coloncancer. BMC Genomics. 2015;16(56):12.Bae J.H., Kim J.G., Heo K., Yang K., Kim T-O., Yi J.M. Identification of radiation-induced aberrant hypomethylation in coloncancer. BMC Genomics. 2015;16(56):12.Lahtz C., Bates S.E., Jiang Y., Li A.X., Wu X., Hahn M.A., Pfeifer G.P. Gamma irradiation does not induce detectable changes in DNA methylation directly following exposure of human cells. PLoS One. 2012;7(9):e44858.Lahtz C., Bates S.E., Jiang Y., Li A.X., Wu X., Hahn M.A., Pfeifer G.P. Gamma irradiation does not induce detectable changes in DNA methylation directly following exposure of human cells. PLoS One. 2012;7(9):e44858.Hatziapostolou M., Iliopoulos D. Epigenetic aberrations during oncogenesis. Cell. Mol. Life Sci. 2011;68:1681–1702.Hatziapostolou M., Iliopoulos D. Epigenetic aberrations during oncogenesis. Cell. Mol. Life Sci. 2011;68:1681–1702.Блинова Е.А., Котикова А.И., Янишевская М.А., Аклеев А.В. Апоптоз лимфоцитов и полиморфизм генов регуляции апоптоза у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2020;65(4):36–42.Блинова Е.А., Котикова А.И., Янишевская М.А., Аклеев А.В. Апоптоз лимфоцитов и полиморфизм генов регуляции апоптоза у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2020;65(4):36–42.Никифоров В.С., Блинова Е.А., Аклеев А.В. Транскрипционная активность генов клеточного цикла и апоптоза у хронически облученных лиц, имеющих повышенную частоту TCR-мутантных лимфоцитов. Радиация и риск. 2020;29(2):89–100.Никифоров В.С., Блинова Е.А., Аклеев А.В. Транскрипционная активность генов клеточного цикла и апоптоза у хронически облученных лиц, имеющих повышенную частоту TCR-мутантных лимфоцитов. Радиация и риск. 2020;29(2):89–100.Blinova E.A., Nikiforov V.S., Kotikova A.I., Yanishevskaya M.A., Akleyev A.V Methylation status of apoptosis genes and intensity of apoptotic death of peripheral blood lymphocytes in persons chronically exposed to radiation. Mol. Biol. 2022;56(6):993–1002.Blinova E.A., Nikiforov V.S., Kotikova A.I., Yanishevskaya M.A., Akleyev A.V Methylation status of apoptosis genes and intensity of apoptotic death of peripheral blood lymphocytes in persons chronically exposed to radiation. Mol. Biol. 2022;56(6):993–1002.Последствия радиоактивного загрязнения реки Течи. Под ред. А.В. Аклеева. Челябинск: Книга; 2016. 390 с.Последствия радиоактивного загрязнения реки Течи. Под ред. А.В. Аклеева. Челябинск: Книга; 2016. 390 с.Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Москва: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2009. 100 с.Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Москва: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2009. 100 с.Дегтева М.О., Напье Б.А., Толстых Е.И., Шишкина Е.А., Бугров Н.Г., Крестинина Л.Ю., Аклеев А.В. Распределение индивидуальных доз в когорте людей, облученных в результате радиоактивного загрязнения реки Течи. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019;3:46–53.Дегтева М.О., Напье Б.А., Толстых Е.И., Шишкина Е.А., Бугров Н.Г., Крестинина Л.Ю., Аклеев А.В. Распределение индивидуальных доз в когорте людей, облученных в результате радиоактивного загрязнения реки Течи. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019;3:46–53.Блинова Е.А., Кореченкова А.В., Никифоров В.С., Янишевская М.А., Котикова А.И., Аклеев А.В. «Коллекция биологических образцов» Свидетельство о регистрации базы данных RU 2024621345, 28.03.2024. Заявка от 07.02.2024.Блинова Е.А., Кореченкова А.В., Никифоров В.С., Янишевская М.А., Котикова А.И., Аклеев А.В. «Коллекция биологических образцов» Свидетельство о регистрации базы данных RU 2024621345, 28.03.2024. Заявка от 07.02.2024.Блинова Е.А., Котикова А.И., Аклеев А.В. Интенсивность апоптоза лимфоцитов крови у облученных лиц с облигатными формами предраковых заболеваний. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2023;176(8):233–236.Блинова Е.А., Котикова А.И., Аклеев А.В. Интенсивность апоптоза лимфоцитов крови у облученных лиц с облигатными формами предраковых заболеваний. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2023;176(8):233–236.Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rubanovich A.B. Hypermethylation of gene promoters in peripheral blood leukocytes in humans long term after radiation exposure. Environ. Res. 2016;146:10–17.Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rubanovich A.B. Hypermethylation of gene promoters in peripheral blood leukocytes in humans long term after radiation exposure. Environ. Res. 2016;146:10–17.Кузьмина Н.С., Лаптева Н.Ш., Русинова Г.Г., Азизова Т.В., Вязовская Н.С., Рубанович А.В. Гиперметилирование промоторов генов в лейкоцитах крови человека в отдаленный период после перенесенного радиационного воздействия. Радиационная биология. Радиоэкология. 2017;57(4):341–356.Кузьмина Н.С., Лаптева Н.Ш., Русинова Г.Г., Азизова Т.В., Вязовская Н.С., Рубанович А.В. Гиперметилирование промоторов генов в лейкоцитах крови человека в отдаленный период после перенесенного радиационного воздействия. Радиационная биология. Радиоэкология. 2017;57(4):341–356.Elkholi R., Abraham-Enachescu I., Trotta A.P., Rubio-Patiño C., Mohammed J.N., Luna-Vargas M.P.A., Gelles J.D., Kaminetsky J.R., Serasinghe M.N., Zou C., Ali S., McStay G.P., Pfleger C.M., Chipuk J.E. MDM2 integrates cellular respiration and apoptotic signaling through NDUFS1 and the mitochondrial network. Mol. Cell. 2019;74(3):452-465.e7.Elkholi R., Abraham-Enachescu I., Trotta A.P., Rubio-Patiño C., Mohammed J.N., Luna-Vargas M.P.A., Gelles J.D., Kaminetsky J.R., Serasinghe M.N., Zou C., Ali S., McStay G.P., Pfleger C.M., Chipuk J.E. MDM2 integrates cellular respiration and apoptotic signaling through NDUFS1 and the mitochondrial network. Mol. Cell. 2019;74(3):452-465.e7.Jeyaraj S., O’Brien D.M., Chandler D.S. MDM2 and MDM4 splicing: an integral part of the cancer spliceome. Front Biosci. 2009;14:2647–2656.Jeyaraj S., O’Brien D.M., Chandler D.S. MDM2 and MDM4 splicing: an integral part of the cancer spliceome. Front Biosci. 2009;14:2647–2656.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.