Гиперметилирование MAEL-промотора связано с дерепрессией LINE-1 при гипосперматогенезе у человека
Вопрос исследования:
Является ли гиперметилирование промотора сайленсера транспозоны сперматогенеза Maelstrom (MAEL) и последующая дерепрессия транспонируемых элементов одной из причин сперматогенной недостаточности у бесплодных мужчин?
Краткий ответ:
Экспериментальное гиперметилирование специфических регионов (от –131 до +177) MAEL-промотора приводит к уменьшению экспрессии MAEL с повышенной экспрессией транспонируемого элемента LINE-1 (L1), а у бесплодных мужчин метилирование MAEL- промотора соответствует тяжести сперматогенной недостаточности.
Что уже известно:
MAEL индуцирует подавление транспозонов в мужской зародышевой линии и является необходимым для мейотической прогрессии и постмейозного спермиогенеза у млекопитающих. Пациенты с необструктивной азооспермией (НОА), у которых не определяются сперматозоиды в эякуляте из-за сперматогенной недостаточности, и гистопатологически доказанным гипосперматогенезом (ГС) не являются редкостью, и его этиология в значительной степени неизвестна.
Дизайн, объем и продолжительность исследования:
Были использованы люциферазный репортерный анализ и модель с прицельным ДНК-метилированием для изучения влияния гиперметилирования MAEL-промотора на экспрессию генов. Для определения уровней метилирования MAEL и экспрессии MAEL и L1 использовалась обогащённая герминальными клетками тестикулярная культура бесплодных пациентов.
Участники / материалы, условия, методы:
В этом исследовании было зарегистрировано 26 пациентов с гистопатологически доказанными HOA и ГС и 12 пациентов с обструктивной азооспермией и нормальным сперматогенезом (НС). Были получены демографические и клинические данные. Тяжесть ГС определялась с помощью балльной системы оценки сперматогенеза. Измерялись уровни метилирования 26 CpG в MAEL-промоторе, а для определения уровней экспрессии MAEL и L1 использовали количественную ПЦР в реальном времени.
Основные результаты и влияние случайности:
Прицельное метилирование ДНК MAEL-промотора подавляло экспрессию MAEL и дерепрессировало активность L1 in vitro. Пациенты с ГС имели значительно более высокие средние уровни метилирования 26 последовательных CpG в MAEL-промоторе по сравнению с пациентами с НС. Уровни метилирования MAEL отрицательно коррелировали с уровнями транскрипции MAEL, а высокий уровень метилирования MAEL был связан с тяжёлым дефектом сперматогенеза. Уровень транскрипции L1 был значительно выше у пациентов с ГС. Уровень транскрипции L1 был значительно выше у пациентов с ГС. Между пациентами с высоким или низким уровнем метилирования MAEL не отмечалось различий в возрасте, частоте действия повреждающих факторов на яички и генетических аномалий.
Ограничения, и причины для осторожности:
Из-за трудностей в использовании человеческих герминальных клеток для исследования, in vitro модель целенаправленного метилирования ДНК была реализована с помощью человеческих клеток NCI-H358 для изучения эффектов метилирования MAEL на активность транспонируемых элементов. Поскольку тестикулярных культур, обогащённых герминальными клетками, выделенных из образца ткани яичка, было относительно немного, чистота популяций клеток не определялась.
Более широкие выводы из полученных результатов:
Измерение уровня метилирования гена MAEL может быть использовано для прогнозирования тяжести сперматогенной недостаточности или результата тестикулярной экстракции сперматозоидов.
Финансирование исследования / конфликт интересов:
Эта работа была поддержана грантами Министерства науки и технологий Тайваня (100-2314-B-006-017) и Национальной больницы университета Чэн Кун, Тайнань, Тайвань (NCKUH 20120266). У авторов нет конфликтов интересов.
Ключевые слова:
MAEL, промотор, метилирование, LINE-1, гипосперматогенез, мужское бесплодие.
MAEL promoter hypermethylation is associated with de-repression of LINE-1 in human hypospermatogenesis
Авторы: Yu-Sheng Cheng, Shi-Kae Wee, Tsung-Yen Lin, Yung-Ming Lin
Department of Urology, National Cheng Kung University Hospital, College of Medicine, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
Graduate Institute of Clinical Medicine, National Cheng Kung University Hospital, College of Medicine, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
Журнал: Human Reproduction, Volume 32, Issue 12, 1 December 2017, Pages 2373–2381.
DOI: https://doi.org/10.1093/humrep/dex329
https://academic.oup.com/humrep/article-abstract/32/12/2373/4582786?redirectedFrom=fulltext
Аннотация:
Мутации гена Maelstrom ассоциированы с тяжестью гипосперматогенеза и возможными результатами лечения мужчин с необструктивной азооспермией.