Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі
Виявленi характернi цитоморфологiчнi змiни структурного гетерохроматину лiмфоцитiв периферичної кровi хворих з рiзним типом солiдної онкопрогресiї, якi асоцiюються з аномальним епiгенетичним гiпометилюванням геному. Показано, що цi змiни пов’язанi з його гетерохроматинiзацiєю, в основi якої лежить л...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7749 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі / Л.П. Швачко // Доп. НАН України. — 2009. — № 1. — С. 150-154. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859469137374347264 |
|---|---|
| author | Швачко, Л.П. |
| author_facet | Швачко, Л.П. |
| citation_txt | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі / Л.П. Швачко // Доп. НАН України. — 2009. — № 1. — С. 150-154. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Виявленi характернi цитоморфологiчнi змiни структурного гетерохроматину лiмфоцитiв периферичної кровi хворих з рiзним типом солiдної онкопрогресiї, якi асоцiюються з аномальним епiгенетичним гiпометилюванням геному. Показано, що цi змiни пов’язанi з його гетерохроматинiзацiєю, в основi якої лежить латентна екстрахромосомна хромомеризацiя структурного гетерохроматину. Отриманi результати дають змогу припустити, що геномне метилювання ДНК є одним з головних епiгенетичних факторiв запобiгання критичним змiнам патерну структурного гетерохроматину по шляху його екстрахромосомної латентної полiтенiї, асоцiйованої з канцерогенезом.
The characteristic cytomorphological alterations in a constitutive heterochromatin pattern of peripheral blood lymphocytes, which are associated with the abnormal epigenetic genome DNA hypomethylation, have been revealed in patients with different types of solid cancer. These alterations have been shown to be linked with the genome heterochromatinization based on the latent extrachromosomal chromomerization of a heterochromatin structure. The results obtained allow us to assume the genomic DNA methylation to be one of the main epigenetic factors preventing crucial changes of the heterochromatin structure on the way of its latent extrachromosomal polyteny associated with carcinogenesis.
|
| first_indexed | 2025-11-24T08:15:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 576:616-006
© 2009
Л.П. Швачко
Змiни патерну структурного гетерохроматину
при онкологiчному процесi
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Д. М. Говоруном)
Виявленi характернi цитоморфологiчнi змiни структурного гетерохроматину лiмфоци-
тiв периферичної кровi хворих з рiзним типом солiдної онкопрогресiї, якi асоцiюються
з аномальним епiгенетичним гiпометилюванням геному. Показано, що цi змiни пов’я-
занi з його гетерохроматинiзацiєю, в основi якої лежить латентна екстрахромосомна
хромомеризацiя структурного гетерохроматину. Отриманi результати дають змогу
припустити, що геномне метилювання ДНК є одним з головних епiгенетичних факто-
рiв запобiгання критичним змiнам патерну структурного гетерохроматину по шляху
його екстрахромосомної латентної полiтенiї, асоцiйованої з канцерогенезом.
Нинi механiзми канцерогенезу пов’язують з альтернативними генетичному епiгенетичними
чинниками [1, 2]. Аномальне епiгенетичне метилювання ДНК геному рiзних пухлин ви-
знано загальною стадiєю раку [3]. Це є вагомим доказом того, що онкологiчний процес як
захворювання є унiкальним на рiвнi соматичного геному, який перебуває пiд епiгенетичним
контролем, а отже, повинен мати єдиний бiологiчний механiзм пiзнання його iнiцiацiї та
прогресiї, незалежно вiд етiологiї та генетичної специфiчностi самих пухлин. Однак у пору-
шеннi метилювання ДНК при канцерогенезi вiдмiчається своєрiдний парадокс, пов’язаний
з одночасним глобальним гiпометилюванням ДНК геному пухлин та з регiональним гiпер-
метилюванням ДНК промоторних CpG-дiлянок багатьох регуляторних генiв, зокрема он-
косупресорних, внаслiдок чого пригнiчується їхня експресiя [4, 5]. Якщо молекулярнi меха-
нiзми гiперметилювання ДНК при онкологiчному захворюваннi активно вивчаються [6, 7],
то функцiя геномного гiпометилювання ДНК у механiзмах iндукцiї канцерогенезу, хоча
i має експериментальне пiдтвердження [8], залишається ще до кiнця незрозумiлою. Визна-
но, однак, що гiпометилювання геному промотує широкий спектр хромосомної нестабiль-
ностi, яка супроводжує канцерогенез [9]. Зважаючи на те, що структурний гетерохроматин
стає мiшенню геномного гiпометилювання ДНК при онкологiчному процесi [10], метою про-
веденого дослiдження було виявлення цитоморфологiчних аномалiй гетерохроматину, що
асоцiюються зi змiною його патерну в процесi онкологiчного захворювання.
Матерiали i методи. Об’єктом дослiдження були лiмфоцити периферичної кровi хво-
рих на солiдний неспадковий тип онкологiчного захворювання (n = 75), а саме рак щито-
подiбної залози (n = 35), колоректальний рак (n = 26), нейробластома (n = 8) та пухлина
Вiльмса (n = 6) у дiтей. Контрольна група — умовно здоровi донори вiком 24–40 рокiв
(n = 20).
Для аналiзу метафазних хромосом та iнтерфазної ядерної флуоресценцiї використову-
вали мiтогенстимульовану фiтогемаглютинiном “P” (“Sigma-Aldrich”, Нiмеччина) культуру
лiмфоцитiв [11] осiб контрольної групи та групи з солiдною пухлинною прогресiєю. Мета-
фазнi хромосоми вiзуалiзували за допомогою азур-еозину (Гiмза) та свiтлової мiкроскопiї.
Флуорохроми DAPI та Hoechst 33 258 використовували для аналiзу iнтенсивностi ядерної
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №1
гетерохроматинспецифiчної флуоресценцiї iнтерфазних лiмфоцитiв при застосуваннi мiкро-
скопа “Axiotar plus FL” (“Zeiss”, Нiмеччина) i програми “Scion Image” (“Zeiss”, Нiмеччина).
Функцiю кореляцiї мiж iндукцiєю гетерохроматинспецифiчної iнтерфазної ядерної флуоре-
сценцiї при пухлинному процесi, що поєднується з геномним гiпометилюванням ДНК, та
при модельнiй дiї ДНК-деметилюючого реагенту 5-азацитидину (10−5 М) в культурi нор-
мальних лiмфоцитiв визначали за [12].
Результати дослiдження та їхнє обговорення. Ключовою ознакою структурного
гетерохроматину є епiгенетичне метилювання ДНК — головний механiзм, що обумовлює
та забезпечує патерн конденсацiї конститутивного гетерохроматину протягом мiтотичного
подiлу клiтини [13]. Оскiльки глобальне гiпометилювання ДНК експериментально пов’я-
зується з iмовiрною iнiцiацiєю канцерогенезу [8, 9], то критичнi змiни в структурi гетеро-
хроматину можуть набувати принципового значення в епiгенетичному механiзмi розвитку
онкологiчного захворювання, незалежно вiд його етiологiї.
Цитоморфологiчними дослiдженнями нами виявлено характернi змiни патерну струк-
турного гетерохроматину при онкологiчному процесi на рiвнi мiтотичних лiмфоцитiв пери-
феричної кровi хворих з рiзним типом солiдної пухлини.
Як показано ранiше, канцерасоцiйоване геномне гiпометилювання ДНК спричинює гло-
бальне деметилювання перицентромерних Alu-ДНК повторiв та, як наслiдок, глобальну
деконденсацiю структурного перицентромерного/центромерного гетерохроматину на рiвнi
метафазних лiмфоцитiв [14]. Виявлено, що при онкологiчному процесi метафазна декон-
денсацiя структурного гетерохроматину поєднується з характерною гетерохроматинiзацiєю
на рiвнi iнтерфазних ядерних лiмфоцитiв. Так, за допомою гетерохроматинспецифiчних
флуорохромiв DAPI та Hoechst 33 258 показано, що iнтерфазнi лiмфоцити, якi асоцiюю-
ться зi стадiєю S-реплiкацiї геномної ДНК, у хворих з солiдним онкологiчним процесом
мали значно вищий рiвень ядерної флуоресценцiї гетерохроматину у порiвняннi з контро-
лем (табл. 1, рис. 1).
Подiбна iнтерфазна гетерохроматинiзацiя ототожнюється з екстрареплiкацiєю структур-
ного гетерохроматину на рiвнi геному при онкологiчному захворюваннi. За дiї модельного
Таблиця 1. Iнтенсивнiсть ядерної гетерохроматинспецифiчної DAPI- та Hoechst 33258-флуоресценцiї iнтер-
фазних лiмфоцитiв периферичної кровi при солiдному онкологiчному процесi (А) та дiї ДНК-деметилюю-
чого реагенту 5-азацитидину на культуру лiмфоцитiв умовно здорових донорiв (B), n = 5
Група
Рiвень ядерної флуоресценцiї
вiдн. од., M ±m % вiд контролю P
∗
DAPI
Контроль (К) 134± 11,86 — —
Онкологiя (А) 252± 32,08 88,06 ± 7,04 P1 < 0,001
5-Азацитидин (B) 216± 19,32 61,19 ± 4,88 P2 < 0,001,
P3 > 0,05 (t = 0,961)
Hoechst 33258
Контроль (К) 307± 21,34 — —
Онкологiя (А) 558± 47,13 81,75 ± 5,32 P1 < 0,005
5-Азацитидин (B) 526± 36,95 71,3 ± 6,85 P2 < 0,005,
P3 > 0,05 (t = 0,021)
Пр и м i т ка . Кiлькiсть проаналiзованих iнтерфазних лiмфоцитiв — 500 для кожної групи.
∗ Достовiрнiсть рiзницi: P1 — мiж групами К та А; P2 — мiж групами К та B; P3 — немає достовiрної рiзницi
мiж групами А та B.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №1 151
Рис. 1. Iнтенсивнiсть DAPI- та Hoechst 33 258-специфiчної ядерної флуоресценцiї iнтерфазних лiмфоцитiв
периферичної кровi при солiдному онкологiчному процесi та при дiї ДНК-деметилюючого реагенту 5-аза-
цитидину на культуру нормальних лiмфоцитiв:
1 — контроль; 2 — 5-азацитидин; 3 — онкологiчна прогресiя. * — змiни статистично недостовiрнi
ДНК-деметилюючого реагенту 5-азацитидину в культурi нормальних лiмфоцитiв умовно
здорових донорiв має мiсце iндукцiя iнтерфазної ядерної гетерохроматинiзацiї структурно-
го гетерохроматину без статистичної рiзницi з iндукцiєю ядерної гетерохроматинiзацiї при
онкологiчному процесi, асоцiйованому з гiпометилюванням геному (див. табл. 1, рис. 1).
Таким чином, гiпометилювання/деметилювання ДНК можна iмовiрно визнати iнiцiю-
ючим фактором ядерної гетерохроматинiзацiї, що дає вирiшальний внесок у соматичну
гiперплоїдизацiю при канцерогенезi. Вiдомо, що соматична полiплоїдiя межує зi специфiч-
ним хромосомним дисбалансом та канцерогенезом [15], однак без достатнього поєднання
з епiгенетичними чинниками, зокрема з аномальним гiпометилюванням ДНК.
Крiм того, методом свiтлової мiкроскопiї при аналiзi метафазних хромосом та iнтер-
фазних ядерних лiмфоцитiв з використанням барвника Гiмза нами виявлено критичнi ци-
томорфологiчнi структурнi змiни гетерохроматину, що пов’язуються з його екстрахромо-
сомною латентною полiтенною хромомеризацiєю (рис. 2, а). Саме вона, на нашу думку,
вносить iмовiрний бiологiчний змiст у механiзм соматичної гетерохроматинiзацiї геному
при онкологiчному процесi, асоцiйованому з аномальним епiгенетичним гiпометилюванням
ДНК (див. рис. 2, б ). Про це свiдчить також формування масивних хромоцентрiв iнтер-
фазного гетерохроматину при дiї ДНК-деметилюючого реагенту 5-азацитидину в культурi
нормальних лiмфоцитiв (див. рис. 2, в).
Таким чином, результати проведеного дослiдження дозволяють дiйти висновку про те,
що саме iндукцiя залежної вiд ДНК-гiпометилювання екстрахромосомної органiзацiї стру-
ктурного гетерохроматину може ототожнюватися з глобальною мiтотичною та генетичною
катастрофою соматичного геному при канцерогенезi.
Результати дослiдження свiдчать про те, що геномне метилювання ДНК є чи не найваж-
ливiшою епiгенетичною детермiнантою запобiгання латентним змiнам патерну структурно-
го гетерохроматину при розвитку онкологiчного захворювання.
Автор висловлює щиру вдячнiсть за плiдну спiвпрацю з фахiвцями клiнiчної онкологiї — проф.
А.П. Степаненку, головному лiкарю, канд. мед. наук М.В. Гульчiю, лiкарю С.М. Цимбалюку (Ки-
ївський центр лiкування та реабiлiтацiї хворих на щитоподiбну залозу), проф. В. С. Процику;
проф. В.О. Кiкотю, канд. мед. наук Г. I. Климнюку (Iнститут онкологiї АМН України), а та-
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №1
Рис. 2. Латентна екстрахромосомна гетерохроматинiзацiя при онкологiчнiй прогресiї:
а — метафазна хромомеризацiя структурного гетерохроматину; б — iнтерфазний ядерний гетеропiкноз
в мiтотичних лiмфоцитах; в — утворення масивних хромоцентрiв структурного гетерохроматину при дiї
ДНК-деметилюючого реагенту 5-азацитидину
кож канд. хiм. наук, ст. наук. спiвр. Iнституту молекулярної бiологiї i генетики НАН України
I. В. Алексєєвiй за люб’язне надання 5-азацитидину, що був використаний у дослiдженнi як мо-
дельний ДНК-деметилюючий реагент, та канд. бiол. наук, ст. наук. спiвр. Iнституту молеку-
лярної бiологiї i генетики НАН України О.Г. Алхiмовiй за плiдне обговорення експериментальної
частини роботи.
1. Jones P.A., Baylin S. B. The fundamental role of epigenetic events in cancer // Nature Reviews Genetics. –
2002. – 3. – P. 415–428.
2. Jaffe L. F. Epigenetic Theories of Cancer Initiation // Adv. Cancer Res. – 2003. – 90. – P. 209–230.
3. Szyf M. Targeting DNA methylation in cancer // Bull. Cancer. – 2006. – 93, No 9. – P. 961–972.
4. Jones P.A. The DNA methylation paradox // Trends Genet. – 1998. – 15, No 1. – P. 34–37.
5. Ehrlich M. DNA methylation in cancer: too much, but also too little // Oncogene. – 2002. – 21, No 35. –
P. 5400–5413.
6. Baylin S. B., Herman J.G. DNA hypermethylation in tumorigenesis: epigenetics joins genetics // Trends
Genet. – 2000. – 1, No 64. – P. 168–174.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №1 153
7. Sherr C. J. Principles of tumor suppression // Cell. – 2004. – 116, No 2. – P. 235–246.
8. Gaudet F., Hodgson J.G., Eden A. et al. Induction of tumors in mice by genomic hypomethylation //
Science. – 2003. – 300, No 5618. – P. 489–492.
9. Eden A., Gaudet E., Waghmare A., Jaenisch R. Chromosomal Instability and Tumors Promoted by DNA
Hypomethylation // Science. – 2003. – 300, No 5618. – P. 455.
10. Qu G., Dubeau L., Narayan A. et al. Satellite DNA hypomethylation vs. overall genomic hypomethylation
in ovarian epithelial tumors of different malignant potential // Mutat. Res. – 1999. – 423, No 1. – P. 91–101.
11. McGregor H. C., Varley J.M. Working with Animal Chromosomes. – New York: Wiley, 1983. – 280 p.
12. Мiнцер О.П., Угаров Б.Н., Власов В. В. Методы обработки медицинской информации. – Киев: Вища
шк., 1982. – 159 с.
13. Rountree M.R., Bachman K. E., Herman J.G., Baylin S. B. DNA methylation, chromatin inheritance, and
cancer // Oncogene. – 2001. – 20, No 24. – P. 3156–3165.
14. Швачко Л.П., Бух И. Г., Степаненко А.П. та iн. Спосiб ранньої дiагностики злоякiсних пухлин //
Декл. пат. України. – 2006. – UA 13616, Бюл. № 4.
15. Storchova Z., Pellman D. From polyploidy to aneuploidy, genome instability and cancer // Nat. Rev. Mol.
Cell Biol. – 2004. – 5, No 1. – P. 45–54.
Надiйшло до редакцiї 05.05.2008Iнститут молекулярної бiологiї
i генетики НАН України, Київ
L.P. Shvachko
Alterations in the pattern of constitutive heterochromatin in
carcinogenesis
The characteristic cytomorphological alterations in a constitutive heterochromatin pattern of peri-
pheral blood lymphocytes, which are associated with the abnormal epigenetic genome DNA hypo-
methylation, have been revealed in patients with different types of solid cancer. These alterati-
ons have been shown to be linked with the genome heterochromatinization based on the latent
extrachromosomal chromomerization of a heterochromatin structure. The results obtained allow
us to assume the genomic DNA methylation to be one of the main epigenetic factors preventi-
ng crucial changes of the heterochromatin structure on the way of its latent extrachromosomal
polyteny associated with carcinogenesis.
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №1
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7749 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-24T08:15:21Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Швачко, Л.П. 2010-04-12T11:54:41Z 2010-04-12T11:54:41Z 2009 Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі / Л.П. Швачко // Доп. НАН України. — 2009. — № 1. — С. 150-154. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7749 576:616-006 Виявленi характернi цитоморфологiчнi змiни структурного гетерохроматину лiмфоцитiв периферичної кровi хворих з рiзним типом солiдної онкопрогресiї, якi асоцiюються з аномальним епiгенетичним гiпометилюванням геному. Показано, що цi змiни пов’язанi з його гетерохроматинiзацiєю, в основi якої лежить латентна екстрахромосомна хромомеризацiя структурного гетерохроматину. Отриманi результати дають змогу припустити, що геномне метилювання ДНК є одним з головних епiгенетичних факторiв запобiгання критичним змiнам патерну структурного гетерохроматину по шляху його екстрахромосомної латентної полiтенiї, асоцiйованої з канцерогенезом. The characteristic cytomorphological alterations in a constitutive heterochromatin pattern of peripheral blood lymphocytes, which are associated with the abnormal epigenetic genome DNA hypomethylation, have been revealed in patients with different types of solid cancer. These alterations have been shown to be linked with the genome heterochromatinization based on the latent extrachromosomal chromomerization of a heterochromatin structure. The results obtained allow us to assume the genomic DNA methylation to be one of the main epigenetic factors preventing crucial changes of the heterochromatin structure on the way of its latent extrachromosomal polyteny associated with carcinogenesis. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі Alterations in the pattern of constitutive heterochromatin in carcinogenesis Article published earlier |
| spellingShingle | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі Швачко, Л.П. Біологія |
| title | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі |
| title_alt | Alterations in the pattern of constitutive heterochromatin in carcinogenesis |
| title_full | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі |
| title_fullStr | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі |
| title_full_unstemmed | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі |
| title_short | Зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі |
| title_sort | зміни патерну структурного гетерохроматину при онкологічному процесі |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7749 |
| work_keys_str_mv | AT švačkolp zmínipaternustrukturnogogeterohromatinuprionkologíčnomuprocesí AT švačkolp alterationsinthepatternofconstitutiveheterochromatinincarcinogenesis |