mesЭкстремальная биомедицинаExtreme Medicine3033-89643033-8972Centre for Strategic Planning of the Federal Medical and Biological Agency10.47183/mes.2021.028mes-140Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕORIGINAL RESEARCHМетилирование генов BCL-2, CDKN1A и ATM у лиц, подвергшихся хроническому облучениюBCL-2, CDKN1A and ATM gene methylation in chronically exposed individualsБлиноваЕ. А.BlinovaE. A.

Евгения Андреевна Блинова

ул. Воровского, д. 68, корп. 1, г. Челябинск, 454141

Evgeniya A. Blinova

Vorovskogo, 68, korp. 1, Chelyabinsk, 454141

blinova@urcrm.ruНикифоровВ. С.NikiforovV. S.

ул. Воровского, д. 68, корп. 1, г. Челябинск, 454141

Vorovskogo, 68, korp. 1, Chelyabinsk, 454141

ЯнишевскаяМ. А.YanishevskayaM. A.

ул. Воровского, д. 68, корп. 1, г. Челябинск, 454141

Vorovskogo, 68, korp. 1, Chelyabinsk, 454141

АклеевА. В.AkleyevA. V.

ул. Воровского, д. 68, корп. 1, г. Челябинск, 454141

Vorovskogo, 68, korp. 1, Chelyabinsk, 454141

Уральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства; Челябинский государственный университетРоссияUrals Research Center for Radiation Medicine of the Federal Medical Biological Agency; Chelyabinsk State UniversityRussian FederationУральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентстваРоссияUrals Research Center for Radiation Medicine of the Federal Medical Biological AgencyRussian Federation2021261020242331115Copyright © Блинова Е.А., Никифоров В.С., Янишевская М.А., Аклеев А.В., 20242024Блинова Е.А., Никифоров В.С., Янишевская М.А., Аклеев А.В.Blinova E.A., Nikiforov V.S., Yanishevskaya M.A., 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://www.extrememedicine.ru/jour/article/view/140

Метилирование ДНК является наиболее распространенной эпигенетической модификацией, вызываемой ионизирующим излучением. При этом можно наблюдать как гиперметилирование, которое подавляет транскрипцию промоторных областей генов, так и гипометилирование, приводящее к активации генов. Оба указанных механизма могут принимать участие в канцерогенезе. Целью настоящего исследования было оценить статус метилирования СpG-островков промоторов генов защитных систем BCL-2, CDKN1A и ATM в клетках периферической крови у хронически облученных жителей прибрежных сел р. Течи (Челябинская область) в отдаленные сроки. Оценку метилирования промоторных регионов генов BCL-2, CDKN1A и ATM у 68 человек, проживающих в селах, расположенных по берегам р. Течи, проводили методом метилспецифичной ПЦР в реальном времени. В группу облученных лиц вошли 54 человека, у которых кумулятивные дозы красного костного мозга находились в диапазоне от 0,09 до 3,51 Гр. Группа сравнения состояла из 14 человек, проживающих в схожих социально-экономических условиях с накопленной дозой облучения красного костного мозга менее 70 мГр за весь период своей жизни. В результате проведенного пилотного исследования у облученных лиц в отдаленном периоде после хронического низкоинтенсивного радиационного воздействия не были выявлены значимые изменения в уровне метилирования CpG-островков промоторных регионов генов CDKN1A, BCL-2, ATM относительно группы сравнения, также не были отмечены изменения в дозовых подгруппах «от 87 до 994 мГр» и «более 1000 мГр».

DNA methylation is the most common epigenetic modification, caused by ionizing radiation. There may be both hypermethylation, which suppresses transcription of gene promoter regions, and hypomethylation, resulting in gene activation. Both mechanisms may be involved in carcinogenesis. The study was aimed to assess methylation status of CpG islands in the protective system BCL-2, CDKN1A and ATM gene promoters in the peripheral blood cells of the chronically exposed individuals, living in the villages, located along the Techa River, over a long-term period. Methylation of BCL-2, CDKN1A and ATM gene promoter regions in 68 residents of the villages, located along the Techa River (Chelyabinsk region), was assessed by the real-time methylation-specific PCR. The group of exposed individuals included 54 people with accumulated dose to red bone marrow within the range of 0.09–3.51 Gy. The comparison group included 14 people, living in similar economic and social environment, with the dose to red bone marrow, accumulated during the whole life, not exceeding 70 mGy. The pilot study of exposed individuals over a long period of time after chronic low-dose radiation exposure revealed no significant changes in methylation levels of CpG islands in the CDKN1A, BCL-2, ATM gene promoter regions compared to the comparison group. None were revealed in the dose subgroups “87–994 mGy” and “over 1000 mGy”.

метилирование ДНКCpG-островкиотдаленные эффекты облученияхроническое облучениеметилспецифичная ПЦРDNA methylationCpG islandslong-term effects of exposurechronic exposuremethylation-specific PCRИсследование в рамках государственного задания Федерального медико-биологического агентства России «Состояние клеточного иммунитета человека в период реализации отдаленных эффектов хронического радиационного воздействия» (27.002.20.800).The study was carried out within the framework of the State assignment of Russian Federal Medical Biological Agency “Human Cell-Mediated Immunity During Realization of Chronic Radiation Exposure Late Effects” (code 27.002.20.800).ReferencesSpainhour JC, Lim HS, Yi SV, Qiu P. Correlation patterns between DNA methylation and gene expression in the Cancer Genome Atlas. Cancer Inform. 2019; (18): 1–11. DOI: 10.1177/1176935119828776. PMID: 30792573. PMCID: PMC6376553.Spainhour JC, Lim HS, Yi SV, Qiu P. Correlation patterns between DNA methylation and gene expression in the Cancer Genome Atlas. Cancer Inform. 2019; (18): 1–11. DOI: 10.1177/1176935119828776. PMID: 30792573. PMCID: PMC6376553.Greenberg MVC, Bourchis D. The diverse roles of DNA methylation in mammalian development and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019; (20): 590–607. DOI: 10.1038/s41580-019-0159-6. PMID: 31399642.Greenberg MVC, Bourchis D. The diverse roles of DNA methylation in mammalian development and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019; (20): 590–607. DOI: 10.1038/s41580-019-0159-6. PMID: 31399642.Van Tongelen A, Loriot A, De Smet C. Oncogenic roles of DNA hypomethylation through the activation of cancer-germline genes. Cancer Lett. 2017; 28 (396): 130–7. DOI: 10.1016/j.canlet.2017.03.029. PMID: 28342986.Van Tongelen A, Loriot A, De Smet C. Oncogenic roles of DNA hypomethylation through the activation of cancer-germline genes. Cancer Lett. 2017; 28 (396): 130–7. DOI: 10.1016/j.canlet.2017.03.029. PMID: 28342986.Edwards JR, Yarychkivska O, Boulard M, Bestor TH. DNA methylation and DNA methyltransferases. Epigenetics & Chromatin. 2017; 10 (23): 1–10. DOI: 10.1186/s13072-017-0130-8.Edwards JR, Yarychkivska O, Boulard M, Bestor TH. DNA methylation and DNA methyltransferases. Epigenetics & Chromatin. 2017; 10 (23): 1–10. DOI: 10.1186/s13072-017-0130-8.Kovalchuk O, Burke P, Besplug J, Slovack M, Filkowski J, Pogridny I. Methylation changes in muscle and liver tissues of male and female mice exposed to acute and chronic low dose X-ray irradiation. Mutat Res. 2004; 548 (1–2): 75–84. DOI: 10.1016/j.mrfmmm.2003.12.016. PMID: 15063138.Kovalchuk O, Burke P, Besplug J, Slovack M, Filkowski J, Pogridny I. Methylation changes in muscle and liver tissues of male and female mice exposed to acute and chronic low dose X-ray irradiation. Mutat Res. 2004; 548 (1–2): 75–84. DOI: 10.1016/j.mrfmmm.2003.12.016. PMID: 15063138.Кузьмина Н. С. Изучение аберрантного метилирования в лейкоцитах крови ликвидаторов аварии на ЧАЭС. Радиационная биология. Радиоэкология. 2014; 54 (2): 127–39.Kuzmina NS. Izuchenie aberrantnogo metilirovanija v lejkocitah krovi likvidatorov avarii na ChAJeS. Radiacionnaja biologija. Radiojekologija. 2014; 54 (2): 127–39. Russian.Cho YH, Jang Y, Woo HD, Kim YJ, Kim SY, Christensen S, et al. LINE-1 Hypomethylation is associated with radiation-induced genomic instability in industrial radiographers. Environ Mol Mutagen. 2018; 60 (2): 174–84. DOI: 10.1002/em.22237.Cho YH, Jang Y, Woo HD, Kim YJ, Kim SY, Christensen S, et al. LINE-1 Hypomethylation is associated with radiation-induced genomic instability in industrial radiographers. Environ Mol Mutagen. 2018; 60 (2): 174–84. DOI: 10.1002/em.22237.Исубакова Д. С., Цымбал О. С., Брониковская Е. В., Литвяков Н. В., Мильто И. В., Тахауов Р. М. Метилирование промоторов генов апоптоза в лимфоцитах крови работников, подвергавшихся в процессе профессиональной деятельности долговременному внешнему облучению. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021; 171 (3); 339–43.Isubakova DS, Cymbal OS, Bronikovskaja EV, Litvjakov NV, Milto IV, Tahauov RM. Metilirovanie promotorov genov apoptoza v limfocitah krovi rabotnikov, podvergavshihsja v processe professional'noj dejatel'nosti dolgovremennomu vneshnemu oblucheniju. Bjulleten' jeksperimental'noj biologii i mediciny. 2021; 171 (3); 339–43. Russian.Никифоров В. С., Блинова Е. А., Аклеев А. В. Влияние комплекса факторов радиационной и нерадиационной природы на профиль транскрипционной активности генов у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию. Вопросы радиационной безопасности. 2019; 2 (94): 64–70.Nikiforov VS, Blinova EA, Akleev AV. Vlijanie kompleksa faktorov radiacionnoj i neradiacionnoj prirody na profil' transkripcionnoj aktivnosti genov u lic, podvergshihsja hronicheskomu radiacionnomu vozdejstviju. Voprosy radiacionnoj bezopasnosti. 2019; 2 (94): 64–70. Russian.Degteva MO, Napier BA, Tolstykh EI, Shiskina EA, Bougrov NG, Krestinina LYu, Akleev AV. Individual dose distribution in cohort of people exposed as a result of radioactive contamination of the Techa River. Medical Radiology and Radiation Safety. 2019; 64 (3): 46–53. DOI: 10.12737/article_5cf2364cb49523.98590475.Degteva MO, Napier BA, Tolstykh EI, Shiskina EA, Bougrov NG, Krestinina LYu, Akleev AV. Individual dose distribution in cohort of people exposed as a result of radioactive contamination of the Techa River. Medical Radiology and Radiation Safety. 2019; 64 (3): 46–53. DOI: 10.12737/article_5cf2364cb49523.98590475.Kulis M, Esteller M. DNA methylation and cancer. Adv Genet. 2010; (70): 27–56. DOI: 10.1016/B978-0-12-380866-0.60002-2. PMID: 20920744.Kulis M, Esteller M. DNA methylation and cancer. Adv Genet. 2010; (70): 27–56. DOI: 10.1016/B978-0-12-380866-0.60002-2. PMID: 20920744.Jaenisch R. Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat Genet. 2003; (33): 245–54. DOI: 10.1038/ng1089. PMID: 12610534.Jaenisch R. Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat Genet. 2003; (33): 245–54. DOI: 10.1038/ng1089. PMID: 12610534.Kuzmina NS, Lapteva NSh, Rubanovich AB. Hypermethylation of gene promoters in peripheral blood leukocytes in humans long term after radiation exposure. Environ Res. 2016; (146): 10–17. DOI: 10.1016/j.envres.2015.12.008.Kuzmina NS, Lapteva NSh, Rubanovich AB. Hypermethylation of gene promoters in peripheral blood leukocytes in humans long term after radiation exposure. Environ Res. 2016; (146): 10–17. DOI: 10.1016/j.envres.2015.12.008.

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