Biopolym. Cell. 2013; 29(6):480-486.
Геномика, транскриптомика и протеомика
Корреляция изменений уровня мутагенеза и экспрессии репаративного фермента MGMT при становлении клеточных линий in vitro
1Мацевич Л. Л., 1Кушнирук В. О., 1Яцышина А. П., 1Коцаренко Е. В., 1Лыло В. В., 2Акопян Г. Р., 2Гулеюк Н. Л., 3Микитенко Д. А., 1Лукаш Л. Л.
  1. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03680
  2. Институт наследственной патологии АМН Украины
    ул. Н. Лысенко, 31а, Львов, ГСП-169, Украина, 79008
  3. Клиника "Надия"
    ул. Максима Кривоноса 19А, Киев, Украина, 03037

Abstract

Длительное культивирование клеточных линий неизбежно приводит к возникновению генетических и эпигенетических изменений. Цель Cравнительный анализ кариотипов и уровня экспрессии репаративного фермента MGMT на разных стадиях становления и стабилизации клеточной линии человека 4BL и линии эмбриональных герминативных клеток мыши G1. Методы. Исследовали изменение кариотипа в динамике с использованием дифференциальной окраски хромосом, FISH-метода и сравнительной геномной гибридизации. Ген MGMT и его экспрессию изучали с помощью ПЛР и Вестерн-блот-анализа. Результаты. Период становления клеточных линий человека и мыши характеризуется общими тенденциями: на первом этапе, где наблюдается повышенная структурная нестабильность генома, выявлено возрастание уровня экспрессии гена MGMT, а на втором – этапе стабилизации – снижение уровня экспрессии указанного гена. При этом отмечено практически полное отсутствие немодифицированной формы белка MGMT (24 кДа). Выводы. Обнаружена достоверная позитивная корреляция уровня экспрессии репаративного фермента MGMT с мутационными процессами, возникающими при адаптации клеток к условиям культивирования в период становления клеточных линий млекопитающих.
Keywords: клеточная линия, кариотипическая эволюция, О6-метилгуанин-ДНК метилтрансфераза (MGMT), геномная нестабильность

References

[1] Russell C., Rahman A., Mohammed A. R. Application of genomics, proteomics and metabolomics in drug discovery, development and clinic Ther. Deliv 2013 4, N 3:395–413.
[2] Sng J., Lufkin T. Emerging stem cell therapies: treatment, safety, and biology Stem Cells Int 2012 2012:521343.
[3] Gagos S., Iliopoulos D., Tseleni-Balafouta S., Agapitos M., Antachopoulos C., Kostakis A., Karayannakos P., Skalkeas G. Cell senescence and a mechanism of clonal evolution leading to continuous cell proliferation, loss of heterozygosity, and tumor heterogeneity: studies on two immortal colon cancer cell lines Cancer Genet. Cytogenet 1996 90, N 2:157–165.
[4] Thompson S. L., Bakhoum S. F., Compton D. A. Mechanisms of chromosomal unstability Curr. Biol 2010 20, N 6 R285–295.
[5] Kingham E., Oreffo R. O. Embryonic and induced pluripotent stem cells: understanding, creating, and exploiting the nano-niche for regenerative medicine ACS Nano 2013 7, N 3:1867–1881.
[6] Freshney R. I. Culture of animal cells: a manal of basic technique and specialized applications / Ed. R. Ian Freshney New Jersey: Wiley, 2010 796 p.
[7] Kanatsu-Shinohara M., Ogonuki N., Iwano T., Lee J., Kazuki Y., Inoue K., Miki H., Takehashi M., Toyokuni S., Shinkai Y., Oshimura M., Ishino F., Ogura A., Shinohara T. Genetic and epigenetic properties of mouse male germline stem cells during long-term culture Development 2005 132, N 18:4155–4163.
[8] Mueller W. C., von Deimling A. Gene regulation by methylation Recent Results Cancer Res 2009 171:217–239.
[9] Huidobro C., Fernandez A. F., Fraga M. F. The role of genetics in the establishment and maintenance of the epigenome Cell Mol. Life Sci 2013 70, N 9:1543–1573.
[10] Fu D., Calvo J. A., Samson L. D. Balancing repair and tolerance of DNA damage caused by alkylating agents Nat. Rev. Cancer 2012 12, N 2 P. 104–120.
[11] Halford S., Rowan A., Sawyer E., Talbot I., Tomlinson I. O6-methylguanine methyltransferase in colorectal cancers: detection of mutations, loss of expression, and weak association with G:C > A:T transitions Gut 2005 54, N 6:797–802.
[12] Kaina B., Christmann M., Naumann S., Roos W. P. MGMT: key node in the battle against genotoxicity, carcinogenicity and apoptosis induced by alkylating agents DNA Repair (Amst) 2007 6, N 8:1079–1099.
[13] Lukash L. L., Iatsyshyna A. P., Kushniruk V. O., Pidpala O. V. Reprogramming of adult somatic human cells in vitro Factors of experimental evolution Kyiv: Logos, 2011 Vol. 11 P. 493–498.
[14] Lukash L. L., Iatsyshyna A. P., Pidpala O. V., Vagina I. N., Kochubey T. P. Obtaining of new mouse stem cell line and investigation the microenvironment impact on karyotypic evolution Physiology and Biochem. of Cultivated Plants 2006 38, N 2 P. 144–152.
[15] The AGT cytogenetics labolatory manual / Eds M. J. Barch, T. Knutsen, J. L. Spurbeck Philadelphia: Lippincott-Raven, 1997 688 p.
[16] An International System for Human Cytogenetic Nomenclature / L. G. Shaffer, J. McGowan-Jordan, M. Schmid Basel: Karger publ., 2013 140 p.
[17] Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein-dye binding Anal. Biochim 1976 72:248–254.
[18] Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 Nature 1970 227, N 5259 P. 680–685.
[19] Hayflick L., Moorhead P. S. The serial cultivation of human diploid cell strains Exp. Cell Res 1961 25:585–621.
[20] De Silva R., Whitaker N. J., Rosan E. M., Reddel R. R. HPV-16 E6 and E7 genes, like SV40 early region genes, are insufficient for immortalization of human mesothelial and bronchial epithelial cells Exp. Cell Res 1994 213, N 2:418–427.
[21] Iatsyshuna A. P., Kvasha S. M., Pidpala O. V., Ruban T. P., Vagina I. M., Lukash L. L. Genetic instability of mouse embryonic germ cell line G1 and misfunction of mitotic check-point and p53 Biopolym. Cell 2007 23, N 4:338–346.
[22] Albrechtsen N., Dornreiter I., Grosse F., Kim E., Wiesmuller L., Deppert W. Maintenance of genomic integrity by p53: complementary roles for activated and non-activated p53 Oncogene 1999 18, N 53:7706–7717.
[23] Grombacher T., Eichhorn U., Kaina B. p53 is involved in regulation of the DNA repair gene O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) by DNA damaging agents Oncogene 1998 17, N 7:845–851.
[24] Fritz G., Kaina B. Stress factors affecting expression of O6-methylguanine-DNA methyltransferase mRNA in rat hepatoma cells Biochim. Biophys. Acta 1992 1171, N 1:35–40.