Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян

Исследованы изменения профиля метилирования ДНК у двух сортов пшеницы – Альбатрос одесский и Донецкая-48, семена которых в течение 4 мес подвергали γ-облучению с малой мощностью дозы (3 •10⁻⁷ Гр/с). Для анализа использовано шесть рестриктаз. Показано изначальное различие в профиле метилирования ДНК...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Цитология и генетика
Date:	2010
Main Authors:	Кравец, А.П., Мюссе, Т.А., Литвинчук, А.В., Остермиллер, Ш., Венгжен, Г.С., Гродзинский, Д.М.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2010
Subjects:	Оригинальные работы
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66791
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян / А.П. Кравец, T.А. Мюссе, А.В. Литвинчук, Ш. Остермиллер, Г.С. Венгжен, Д.М. Гродзинский // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 5. — С. 18-22. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66791
record_format	dspace
spelling	Кравец, А.П. Мюссе, Т.А. Литвинчук, А.В. Остермиллер, Ш. Венгжен, Г.С. Гродзинский, Д.М. 2014-07-22T08:43:06Z 2014-07-22T08:43:06Z 2010 Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян / А.П. Кравец, T.А. Мюссе, А.В. Литвинчук, Ш. Остермиллер, Г.С. Венгжен, Д.М. Гродзинский // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 5. — С. 18-22. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66791 577.346:577.217+592/598:539.1.047 Исследованы изменения профиля метилирования ДНК у двух сортов пшеницы – Альбатрос одесский и Донецкая-48, семена которых в течение 4 мес подвергали γ-облучению с малой мощностью дозы (3 •10⁻⁷ Гр/с). Для анализа использовано шесть рестриктаз. Показано изначальное различие в профиле метилирования ДНК изученных сортов. Установлено, что хроническое облучение приводит к повышению уровня метилирования по сайтам узнавания для ферментов GluI и Sou3AI, а также к снижению этого показателя по сайтам узнавания эндонуклеаз GlaI и HpaII. Не выявлено изменений уровня метилирования по сайтам узнавания рестриктаз MboI и MspI. Показано значимое повышение уровня хромосомных аберраций при этой же накопленной дозе хронического облучения. Обсуждается роль изменений профиля метилирования ДНК в развитии реакций радиационного повреждения и формирования защитных реакций организма. Досліджено зміни профілю метилювання ДНК у двох сортів пшениці – Альбатрос одеський та Донецька-48, насіння яких впродовж 4 міс піддавали γ-опроміненню з малою потужністю дози (3 • 10⁻⁷ Гр/с). Для аналізу використано шість рестриктаз. Показана первинна різниця у профілі метилювання ДНК досліджених сортів. Встановлено, що хронічне опромінення призводить до підвищення рівня метилювання за сайтами пізнавання для ферментів GluI та Sou3AI, а також до зниження цього показника за сайтами пізнавання ендонуклеаз GlаI та HpaII. Не виявлено змін рівня метилювання за сайтами пізнавання рестриктаз MboI та MspI. Показано значне підвищення рівня хромосомних аберацій при такій же накопиченій дозі хронічного опромінення. Обговорюється роль змін профілю метилювання ДНК в розвитку реакцій радіаційного пошкодження та формування захисних реакцій організму. Alterations of DNA methylation patterns of wheat two varieties – Odessa’ albatross and Donetsk 48 have been studied. Seeds were irradiated for 4 months with low dose rate (3 • 10⁻⁷ Gy/s). Six restriction endonucleases were used in the experiments. Primary distinction in DNA methylation patterns of the studied varieties has been demonstrated. The chronic irradiation resulted in the increase of methylation level on the sites of recognition for GluI and Sou3A1 and in the decline of this index for the sites of recognition of GlaI and HpaII. The meaningful increase of chromosome aberration levels was demonstrated at the same accumulated dose of chronic irradiation. The role of changes of DNA methylation patterns in development of radiation damage and organism protective reactions is discussed. ru Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Оригинальные работы Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян Зміни профілю метилювання ДНК рослин пшениці при хронічному γ-опроміненні насіння Wheat plant DNA methylation pattern changes at seed chronic γ –irradiation Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян
spellingShingle	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян Кравец, А.П. Мюссе, Т.А. Литвинчук, А.В. Остермиллер, Ш. Венгжен, Г.С. Гродзинский, Д.М. Оригинальные работы
title_short	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян
title_full	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян
title_fullStr	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян
title_full_unstemmed	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян
title_sort	изменения профиля метилирования днк растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян
author	Кравец, А.П. Мюссе, Т.А. Литвинчук, А.В. Остермиллер, Ш. Венгжен, Г.С. Гродзинский, Д.М.
author_facet	Кравец, А.П. Мюссе, Т.А. Литвинчук, А.В. Остермиллер, Ш. Венгжен, Г.С. Гродзинский, Д.М.
topic	Оригинальные работы
topic_facet	Оригинальные работы
publishDate	2010
language	Russian
container_title	Цитология и генетика
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
format	Article
title_alt	Зміни профілю метилювання ДНК рослин пшениці при хронічному γ-опроміненні насіння Wheat plant DNA methylation pattern changes at seed chronic γ –irradiation
description	Исследованы изменения профиля метилирования ДНК у двух сортов пшеницы – Альбатрос одесский и Донецкая-48, семена которых в течение 4 мес подвергали γ-облучению с малой мощностью дозы (3 •10⁻⁷ Гр/с). Для анализа использовано шесть рестриктаз. Показано изначальное различие в профиле метилирования ДНК изученных сортов. Установлено, что хроническое облучение приводит к повышению уровня метилирования по сайтам узнавания для ферментов GluI и Sou3AI, а также к снижению этого показателя по сайтам узнавания эндонуклеаз GlaI и HpaII. Не выявлено изменений уровня метилирования по сайтам узнавания рестриктаз MboI и MspI. Показано значимое повышение уровня хромосомных аберраций при этой же накопленной дозе хронического облучения. Обсуждается роль изменений профиля метилирования ДНК в развитии реакций радиационного повреждения и формирования защитных реакций организма. Досліджено зміни профілю метилювання ДНК у двох сортів пшениці – Альбатрос одеський та Донецька-48, насіння яких впродовж 4 міс піддавали γ-опроміненню з малою потужністю дози (3 • 10⁻⁷ Гр/с). Для аналізу використано шість рестриктаз. Показана первинна різниця у профілі метилювання ДНК досліджених сортів. Встановлено, що хронічне опромінення призводить до підвищення рівня метилювання за сайтами пізнавання для ферментів GluI та Sou3AI, а також до зниження цього показника за сайтами пізнавання ендонуклеаз GlаI та HpaII. Не виявлено змін рівня метилювання за сайтами пізнавання рестриктаз MboI та MspI. Показано значне підвищення рівня хромосомних аберацій при такій же накопиченій дозі хронічного опромінення. Обговорюється роль змін профілю метилювання ДНК в розвитку реакцій радіаційного пошкодження та формування захисних реакцій організму. Alterations of DNA methylation patterns of wheat two varieties – Odessa’ albatross and Donetsk 48 have been studied. Seeds were irradiated for 4 months with low dose rate (3 • 10⁻⁷ Gy/s). Six restriction endonucleases were used in the experiments. Primary distinction in DNA methylation patterns of the studied varieties has been demonstrated. The chronic irradiation resulted in the increase of methylation level on the sites of recognition for GluI and Sou3A1 and in the decline of this index for the sites of recognition of GlaI and HpaII. The meaningful increase of chromosome aberration levels was demonstrated at the same accumulated dose of chronic irradiation. The role of changes of DNA methylation patterns in development of radiation damage and organism protective reactions is discussed.
issn	0564-3783
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66791
citation_txt	Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян / А.П. Кравец, T.А. Мюссе, А.В. Литвинчук, Ш. Остермиллер, Г.С. Венгжен, Д.М. Гродзинский // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 5. — С. 18-22. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT kravecap izmeneniâprofilâmetilirovaniâdnkrasteniipšenicyprihroničeskomγoblučeniisemân AT mûsseta izmeneniâprofilâmetilirovaniâdnkrasteniipšenicyprihroničeskomγoblučeniisemân AT litvinčukav izmeneniâprofilâmetilirovaniâdnkrasteniipšenicyprihroničeskomγoblučeniisemân AT ostermillerš izmeneniâprofilâmetilirovaniâdnkrasteniipšenicyprihroničeskomγoblučeniisemân AT vengžengs izmeneniâprofilâmetilirovaniâdnkrasteniipšenicyprihroničeskomγoblučeniisemân AT grodzinskiidm izmeneniâprofilâmetilirovaniâdnkrasteniipšenicyprihroničeskomγoblučeniisemân AT kravecap zmíniprofílûmetilûvannâdnkroslinpšenicíprihroníčnomuγopromínennínasínnâ AT mûsseta zmíniprofílûmetilûvannâdnkroslinpšenicíprihroníčnomuγopromínennínasínnâ AT litvinčukav zmíniprofílûmetilûvannâdnkroslinpšenicíprihroníčnomuγopromínennínasínnâ AT ostermillerš zmíniprofílûmetilûvannâdnkroslinpšenicíprihroníčnomuγopromínennínasínnâ AT vengžengs zmíniprofílûmetilûvannâdnkroslinpšenicíprihroníčnomuγopromínennínasínnâ AT grodzinskiidm zmíniprofílûmetilûvannâdnkroslinpšenicíprihroníčnomuγopromínennínasínnâ AT kravecap wheatplantdnamethylationpatternchangesatseedchronicγirradiation AT mûsseta wheatplantdnamethylationpatternchangesatseedchronicγirradiation AT litvinčukav wheatplantdnamethylationpatternchangesatseedchronicγirradiation AT ostermillerš wheatplantdnamethylationpatternchangesatseedchronicγirradiation AT vengžengs wheatplantdnamethylationpatternchangesatseedchronicγirradiation AT grodzinskiidm wheatplantdnamethylationpatternchangesatseedchronicγirradiation
first_indexed	2025-11-24T19:20:30Z
last_indexed	2025-11-24T19:20:30Z
_version_	1850490635819155456
fulltext	УДК 577.346:577.217+592/598:539.1.047 А.П. КРАВЕЦ 1, T.A. МЮССЕ 2, А.В. ЛИТВИНЧУК 2, Ш. ОСТЕРМИЛЛЕР 2, Г.С. ВЕНГЖЕН 1, Д.М. ГРОДЗИНСКИЙ 1 1 Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев 2 Университет Южной Каролины, Коламбия, СШA E=mail: kravetsap@yahoo.com ИЗМЕНЕНИЯ ПРОФИЛЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ γ�ОБЛУЧЕНИИ СЕМЯН Исследованы изменения профиля метилирования ДНК у двух сортов пшеницы – Альбатрос одесский и До! нецкая!48, семена которых в течение 4 мес подвергали γ!облучению с малой мощностью дозы (3 ·10–7 Гр/с). Для анализа использовано шесть рестриктаз. Показано из! начальное различие в профиле метилирования ДНК изу! ченных сортов. Установлено, что хроническое облучение приводит к повышению уровня метилирования по сай! там узнавания для ферментов GluI и Sou3AI, а также к снижению этого показателя по сайтам узнавания эндо! нуклеаз GlaI и HpaII. Не выявлено изменений уровня ме! тилирования по сайтам узнавания рестриктаз MboI и MspI. Показано значимое повышение уровня хромосомных аберраций при этой же накопленной дозе хронического облучения. Обсуждается роль изменений профиля мети! лирования ДНК в развитии реакций радиационного пов! реждения и формирования защитных реакций организма. Введение. В современных условиях широко� масштабного загрязнения окружающей среды долгоживущими радионуклидами чрезвычайно актуальной является оценка биологической эф� фективности действия на генетический аппа� рат хронического облучения низкой интенсив� ности [1, 2]. Существуют доказательства более высокой эффективности хронического облу� чения по сравнению с острым облучением в той же или более высокой дозе [2]. Эти иссле� дования показали, что отклик системы на хро� ническое облучение является сложным дина� мическим процессом, проходящим через ряд этапов, объединяя быстро и медленно проте� кающие процессы. Одно из объяснений этого феномена может быть связано с отличиями, по сравнению с реакцией на острое облучение, процессов стимуляции и индукции защитных и восстановительных реакций в условиях сверх� низких, но постоянных воздействий. Известно, что метилирование ДНК является одним из важнейших и полифункциональных механизмов биологической регуляции, играя ключевую роль в ряде эпигенетических процес� сов: геномном импринтинге, дифференциров� ке, апоптозе и морфогенезе. Известно также, что метилирование цитозина является природ� ным фактором мутагенеза [4]. Гипометилиро� вание ДНК является показателем канцероге� неза [5], а также наблюдается при остром об� лучении в больших и малых дозах [6, 7]. В связи с появлением данных о дозовой зависимости феномена гипометилирования [5, 7] было предложено рассматривать этот показатель как биомаркер радиационного поражения [7]. Растения занимают первое место по относи� тельному содержанию метилированного цито� зина – до 30 %. Метилирование ДНК растений происходит с участием четырех классов метил� трансфераз [4], обеспечивая большое разнооб� разие сайтов метилирования. Именно на рас� тительных объектах получены данные о связи гиперметилирования ДНК и адаптации к абио� тическому стрессу [8, 9]. Эти факты позволяют предположить существование весьма сложной динамической взаимосвязи процессов метили� рования и отклика организмов на абиотический стресс. Особенно это относится к хроническим воздействиям. Для ответа биосистемы на хро� нические воздействия характерна сложная временная структура, объединяющая развитие реакций повреждения, стимуляции и угнете� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 518 © А.П. КРАВЕЦ, T.A. МЮССЕ, А.В. ЛИТВИНЧУК, Ш. ОСТЕРМИЛЛЕР, Г.С. ВЕНГЖЕН, Д.М. ГРОДЗИНСКИЙ, 2010 ния [1–3]. Этот переходный процесс может за� канчиваться адаптацией или функциональным истощением организма [1, 3]. В последнее время появились данные об участии в процессах метилирования Piwi�бел� ков и piRNA, что позволяет предположить су� ществование сложной иерархической связи между возникшими повреждениями биологи� ческих макромолекул и химическими моди� фикациями ДНК [10, 11]. Настоящее сообщение отражает первый этап исследования формирования реакций на хроническое воздействие с использованием двух показателей радиационного воздействия – изменений уровня метилирования и выхода цитогенетических аномалий в условиях хрони� ческого облучения. Уровень хромосомных абер� раций является общепризнанным маркером радиационного воздействия [12], и последова� тельное сопоставление этого показателя с из� менениями метилирования ДНК может дать ответ на вопрос о связи метилирования с про� цессом развития радиационного поражения и перепрограммирования метаболизма в связи с активным формированием защитных реакций – восстановительных и адаптивных. Материал и метод. Экспериментальное ис� следование проводили на семенах, а также на 3–10�дневных проростках двух сортов пшени� цы – Альбатрос одесский и Донецкая�48. Сухие семена как объект хронического радиационно� го воздействия имеют определенные преиму� щества, поскольку их физиологическое и мета� болическое состояние изменяется незначитель� но на протяжении всего периода облучения. Источником пролонгированного облучения был сосуд с раствором соли 137CsСl, располо� женный в центре штатива с концентрическими щелями для фиксации пакетов с семенами. Семена проращивали в чашках Петри (по 50 шт.) на увлажненной фильтровальной бумаге, в тер� мостате при температуре 23 °С. В настоящей работе приведены результаты, полученные при облучении с начальной мощ� ностью дозы 3·10–7 Гр/с. Накопленная сухими семенами доза составляла около 1 Гр. Облуче� ние, как и хранение контрольных семян, про� исходило при температуре 10–14 °С. Апексы помещали в фиксатор Бродского (уксусная кислота : этиловый спирт : форма� лин = 0,3:1:3) на 2 ч. Затем отмывали 70%� ным этиловым спиртом (3–4 смены). Мацера� цию проводили с помощью щелочного гидро� лиза 20 % NaOH на протяжении 2 ч. Потом препараты 15 мин отмывали дистиллированной водой. Окраску осуществляли смесью ацето� орсеина и соляной кислоты (ацетоорсеин : 1 М НСl = 1:1) в течение 16–18 ч. Окрашенный материал промывали 45%�ной CН3СOOH, за� тем готовили давленые препараты. Использо� вали по 10 параллельных проб и анализировали по 5–10 тыс. клеток. Учитывая специфику рас� тительных тканей, определение хромосомных аберраций проводили анафазно�телофазным методом, при этом выборка из клеток в анафазе составляла не менее 200–250. ДНК выделяли из контрольных и облучен� ных десятисуточных проростков пшеницы, для этого использовали MagaZorb DNA Mini�Prep Plant Kit. Концентрацию ДНК в образцах опре� деляли на BioPhotometer 6131. Электрофорез ДНК проводили в 1%�ном агарозном геле (Bio� Rad) с TAE (1�) буфером и этилтиобромином в качестве красителя при напряжении 5 В/см. Для рестрикции ДНК использовали эндо� нуклеазы HpaII, Sau3AI, MboI, MspI («Рrome� da Corporation», США), а также GluI и GlаI («SibEnzyme Ltd», РФ). Реакции с рестриктазами HpaII, Mbol, Sau3AI, MspI проводили в тече� ние 4 ч (рекомендуемое время реакции 1–4 ч) при 37 °С без последующей остановки реакции. Реакцию с GluI осуществляли в течение 16 ч при температуре 37 °С, реакцию с GlаI – в те� чение этого же времени при температуре 30 °С. Реакции с этими двумя эндонуклеазами требо� вали тепловую инактивацию длительностью 20 мин при температуре 65 °С. Рестриктазы и сайты узнавания/рестрикции (N – любое основание,* – сайт рестрикции) GluI 5'(5mC) G (5mC)NG (5mC) G…3 3'G (5mC)GN(5mC) G (5mC)…5' GlaI G(5mC) G (5mC)AT (5mC)G(5mC) G Sou3AI 5'C…GATC…3'…CTAG…5' MspI 5'C…CCG, C…5' HpaII 5'…CCGG…3' 3'G…G CC…5' MboI 5'…CCGC…3' 3'…CT…AG C…5' ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 5 19 Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ�облучении семян Количество рестриктаз в соответствии с сер� тификатами компаний�производителей брали из расчета 4 ед. акт. GlaI и HpaII на 1 мкг ДНК; по 5 ед. акт. Mbol, Sau3AI, MspI и по 8 ед. акт. GluI на 1 мкг ДНК. Использовали два маркера молекулярных масс ДНК («BioLabs», компания New England). Высокомолекулярный маркер (М1) содержал фрагменты 10, 8.0, 6.0, 5.0, 4.0, 3.0, 2.0, 1.5, 1.0 и 0.5 Kb; низкомолекулярный маркер (М2) – фрагменты на 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2 и 0,1 Кb. В лунки геля вносили по 20 мкл общего объема реакционной смеси, содержащей по 10 мкг ДНК. Результаты исследований и их обсуждение. Результаты цитогенетического анализа (рис. 1) свидетельствуют об определенных различиях в уровне цитогенетических аномалий у ис� пользованных сортов. При одинаковых усло� виях хранения и дозе хронического облучения семян в меристеме корней проростков сорта Донецкая�48 формируется как более высокий уровень хромосомных аберраций в контроле, так и большая частота их формирования при облучении. Электрофореграмма, приведенная на рис. 2, объединяет результаты контроля нативности выделенной ДНК и результаты при рестрик� ции тремя эндонуклеазами. Полученные дан� ные свидетельствуют о различии профилей метилирования по сайтам узнавания рестрик� тазы Sou3AI для контрольных образцов этих сортов. Сорт Альбатрос одесский в контроле имеет более низкое содержание сайтов узнава� ния этой эндонуклеазы, чем Донецкая�48, од� нако при хроническом облучении семян этого сорта наблюдается большее по сравнению с сортом Донецкая�48 повышение числа сай� тов узнавания этой рестриктазы (гипермети� лирование), и результат реакции для обоих сортов оказывается одинаковым. Реакция с MspI не позволила выявить раз� личия в профиле метилирования ДНК упомя� нутых сортов по сайтам узнавания этой рестрик� тазы в контроле, а также появления различий при хроническом облучении. Реакция с HpaII свидетельствует о сходстве изученных сортов по исходному уровню мети� лирования по сайтам узнавания этой рестрик� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 520 А.П. Кравец, Т.А. Мюссе, А.В. Литвинчук та ін. Рис. 1. Выход хромосомных аберраций в меристеме корней трехдневных проростков сортов пшеницы До� нецкая�48 (а) и Альбатрос одесский (б) в контроле и в условиях хронического облучения (в, г) Рис. 2. Электрофореграмма контроля нативности выде� ленной ДНК из контрольных и облученных образцов, а также продуктов реакции с рестриктазами Sou, MspI, HpaII: М1 – высокомолекулярный маркер; М2 – низко� молекулярный маркер;1 – Донецкая�48, контроль; 2 – Альбатрос одесский, контроль; 3 – Донецкая�48, хро� ническое облучение; 4 – Альбатрос одесский, хрони� ческое облучение; 5 – Донецкая�48, контроль + ре� стриктаза Sou3AI; 6 – Альбатрос одесский, контроль + + рестриктаза Sou3АI; 7 – Донецкая�48, хроническое облучение + рестриктаза Sou3AI; 8 – Альбатрос одес� ский, хроническое облучение + рестриктаза Sou; 9 – Донецкая�48, контроль + рестриктаза MspI; 10 – Аль� батрос одесский, контроль + рестриктаза MspI; 11 – Донецкая�48, хроническое облучение + рестриктаза MspI; 12 – Альбатрос одесский, хроническое облучение + + рестриктаза MspI; 13 – Донецкая�48, контроль + ре� стриктаза HpaII; 14 – Альбатрос одесский, контроль + + рестриктаза HpaII; 15 – Донецкая�48, хроническое об� лучение + рестриктаза HpaII; 16 – Альбатрос одесский, хроническое облучение + рестриктаза HpaII тазы и некотором снижении числа специфи� ческих сайтов метилирования для этого фер� мента при хроническом облучении. Реакция с рестриктазой GlaI (рис. 3) также свидетельствует о различии профиля метили� рования по сайтам узнавания этого фермента у исследованных сортов в контроле. При этом, как и для рестриктазы Sou3АI, пшеница сорта Донецкая�48 содержит большее количество сайтов метилирования, специфичных для этой эндонуклеазы. У обоих сортов зафиксировано снижение числа сайтов узнавания при хрони� ческом облучении. Наблюдается общность про� филя метилирования по сайтам узнавания ре� стриктазы GluI для контрольных образцов и повышение метилирования при хроническом облучении. Полученные результаты свидетельствуют о различии исходного профиля метилирования у исследованных сортов. При этом можно предположить существование обратной зави� симости между уровнем метилирования ДНК и выходом хромосомных аберраций при хро� ническом облучении. Результаты, полученные при проведении реакций рестрикции, свидетельствуют об об� щих тенденциях изменения метилирования по сайтам узнавания использованных эндо� нуклеаз. Результаты не показывают одно� значного соответствия изменений в уровне хромосомных аберраций как биомаркера ра� диационного поражения, а также общего снижения метилирования. Если стать на точ� ку зрения, высказанную в ряде работ [5–7] о том, что облучение ведет к гипометилирова� нию, которое можно рассматривать как био� маркер радиационного поражения, то при по� вышении уровня хромосомных аберраций следовало бы ожидать неизбирательного ги� пометилирования ДНК. Существуют факты, свидетельствующие о повышении метилиро� вания ДНК при адаптации к пролонгирован� ному абиотическому стрессу [8, 9], однако в нашем эксперименте наблюдаются как сайт� специфическое повышение, так и понижение уровня метилирования ДНК. То, что наблю� дается в нашем эксперименте, скорее свиде� тельствует в пользу предположения о форми� ровании активной реакции, направленной на метаболические перестройки, которые свя� заны с формированием защитных реакций. Полученные данные являются отражением лишь одного из этапов в этом сложном мно� гофазном процессе. Авторы выражают глубокую благодарность директору Института физиологии растений и генетики НАН Украины академику В.В. Моргуну за любезно предоставленные семена пшеницы, а также заведующей отделом генетической ин! женерии этого института Е.Н. Тищенко за по! мощь в освоении методик и консультаций при обсуждении полученных результатов. A.P. Kravets, T.A. Mousseau, A.V. Litvinchuk, Sh. Ostermiller, G.S. Vengen, D.M. Grodzinskiy WHEAT PLANT DNA METHYLATION PATTERN CHANGES AT SEED CHRONIC γ�IRRADIATION Alterations of DNA methylation patterns of wheat two varieties – Odessa’ albatross and Donetsk 48 have been studied. Seeds were irradiated for 4 months with low dose rate (3 · 10–7 Gy/s). Six restriction endonucleases were used in the experiments. Primary distinction in DNA methylation patterns of the studied varieties has been demonstrated. The chronic irradiation resulted in the increase of methylation level on the sites of recognition for GluI and Sou3A1 and in the decline of this index for the ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 5 21 Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ�облучении семян Рис. 3. Электрофореграмма продуктов реакции с ре� стриктазами GlaI и GluI: М1 – высокомолекулярный маркер; М2 – низкомолекулярный маркер;1 – Донец� кая�48, контроль + рестриктаза GlaI; 2 – Альбатрос одесский, контроль + рестриктаза GlaI; 3 – Донецкая� 48, хроническое облучение + рестриктаза GlaI; 4 – Альбатрос одесский, хроническое облучение + ре� стриктаза GlaI; 5 – Донецкая�48, контроль + рестрик� таза GluI; 6 – Альбатрос одесский, контроль + ре� стриктаза GluI; 7 – Донецкая�48, хроническое облуче� ние + рестриктаза GluI; 8 – Альбатрос одесский, хро� ническое облучение + рестриктаза GluI sites of recognition of GlaI and HpaII. The meaningful increase of chromosome aberration levels was demonstrat� ed at the same accumulated dose of chronic irradiation. The role of changes of DNA methylation patterns in devel� opment of radiation damage and organism protective reac� tions is discussed. О.П. Кравець, Т.А. Мюссе, А.В. Литвинчук, Ш. Остерміллер, Г.С. Венгжен, Д.М. Гродзинський ЗМІНИ ПРОФІЛЮ МЕТИЛЮВАННЯ ДНК РОСЛИН ПШЕНИЦІ ПРИ ХРОНІЧНОМУ γ�ОПРОМІНЕННІ НАСІННЯ Досліджено зміни профілю метилювання ДНК у двох сортів пшениці – Альбатрос одеський та Донець� ка�48, насіння яких впродовж 4 міс піддавали γ�опро� міненню з малою потужністю дози (3 · 10–7 Гр/с). Для аналізу використано шість рестриктаз. Показана пер� винна різниця у профілі метилювання ДНК дослідже� них сортів. Встановлено, що хронічне опромінення призводить до підвищення рівня метилювання за сай� тами пізнавання для ферментів GluI та Sou3AI, а та� кож до зниження цього показника за сайтами пізна� вання ендонуклеаз GlаI та HpaII. Не виявлено змін рівня метилювання за сайтами пізнавання рестриктаз MboI та MspI. Показано значне підвищення рівня хромосомних аберацій при такій же накопиченій дозі хронічного опромінення. Обговорюється роль змін профілю метилювання ДНК в розвитку реакцій радіа� ційного пошкодження та формування захисних реак� цій організму. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Шафиркин А.В., Горлов В.Г. Модельное описание кинетики эффективного поражения организма при протяженных и хронических лучевых воздействи� ях // Радиобиология. –1978. – 18, № 2. – С. 253– 258. 2. Кравец А.П., Гатилова Г.Д., Гродзинский Д.М. Дина� мика выхода цитогенетических аномалий в мери� стеме проростков при хроническом облучении се� мян // Радиац. биология. Радиоэкология. – 2008. – 48, № 3. – С. 208–219. 3. Васин А.Л., Шафиркин А.В. Количественные крите� рии перехода от нормы к патологии при хроничес� ком действии физических факторов // Радиац. био� логия. Радиоэкология. – 2006. – 46, № 4. – C. 498– 507. 4. Тищенко Е.Н., Дубровная О.В. Эпигенетическая ре� гуляция. Метилирование ДНК генов и трансгенов растений. – Киев : Логос, 2004. – 232 с. 5. Pogribny I., Koturbash I., TryndyakV., Hudson D., Steven! son S.M.L., Sedelnikova O., Bonner W., Kovalchuk O. Fractionated low�dose radiation exposure leads to accumulation of DNA damage and profound alter� ations in DNA and histone methylation in the murine thymus // Mol. Cancer Res. – 2005. – 3. – Р. 553– 561. 6. Bernal A., Dolinoy D.C., Huang D., Jirtle R.L. Low dose radiation alters the fetal epigenome//https://www. orau.gov/lowdose2009/abstracts/ Jirtle_Randy.pdf 7. Kim S.Y., Yun H.J., Kwon Y.Y., Kim E.J., Kang C.M. Possible biomarkers for low dose radiation exposure and/or for old exposure// http://www.dartmouth.edu/ ~eprctr/biodose2008/pdf/B10.pdf 8. Dyachenko O.V., Zakharchenko N.S., Shevchuk T.V., Bohnert H.J., Cushman J.C., Buryanov Ya.I. Effect of hypermethylation of CCWGG sequences in DNA // Biochemistry. – 2006. – 71, № 4. – P. 461–465. 9. Kovalchuk O., Burke P., Arkhipov A., Kuchma N., Ja! mes S.J., Kovalchuk I., Pogribny I. Genome hyperme� thylation in Pinus sylvestris of Chernobyl�a mechanism for radiation adaptation? // Mutat. Res. – 2003. – 529, № 1/2. – P. 13–20. 10. Vagin V.V., Sigova A., Li Ch., Hervé Seitz H., Gvozdev V., Zamore P.D. A distinct small RNA pathway silences selfish genetic elements in the germline // Science. – 2006. – 313, № 5785. – P. 320–324. 11. Aravin A.A., Sachidanandam R., Girard A., Fejes! Toth K., Hannon G.J. Developmentally regulated piRNA clusters implicate MILI in transposon сontrol // Science. – 2007. – 316. – P. 744–747. 12. Brooks A.L. Biomarkers of exposure, sensitivity and dis� ease // Int. J. Radiat. Biol. – 1999. – 75, № 12. – Р. 1481–1503. Поступила 21.04.09 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 522 А.П. Кравец, Т.А. Мюссе, А.В. Литвинчук та ін.

Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом γ-облучении семян

Institution

Similar Items