CC BY
9
УДК 577.218
Б01 10.34014/2227-1848-2022-4-149-159
ЭКСПРЕССИЯ H/ACA мякРНК В КЛЕТОЧНЫХ ЛИНИЯХ С ХРОМОСОМНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ
Е.В. Расторгуева, Е.С. Погодина, Е.В. Юрова, Е.А. Белобородов, Д.Е. Сугак, Ю.В. Саенко, А.Н. Фомин
ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск, Россия
Семейство H/ACA мякРНК участвует в биогенезе псевдоуридина, препятствуя генетическим изменениям в клетках, делая их более устойчивыми, через стабильность рибосомальной РНК. Поэтому изучение экспрессии H/ACA мякРНК в клеточных линиях при хромосомных нарушениях после облучения представляет особый интерес.
Цель исследования - изучение влияния хромосомных нарушений на экспрессию H/ACA мякРНК в радиорезистентной К562 и радиочувствительной ^-60 клеточных линиях после радиационного воздействия.
Материалы и методы. Клеточные линии К562 и ^-60 облучали в дозе 4 Гр. Экспрессию H/ACA мякРНК анализировали с помощью NGS-секвенирования через 1, 4 и 24 ч после облучения. Результаты. Выявили отличия экспрессии H/ACA мякРНК по хромосомам в изучаемых клеточных линиях, а также влияние хромосомных аномалий на экспрессию H/ACA мякРНК после радиационного воздействия. Изменение количества копий нормальных хромосом ведет к незначительным изменениям экспрессии Н/АСА мякРНК. Наличие маркерных хромосом приводит к нарушению экспрессии Н/АСА мякРНК, что делает невозможным использование Н/АСА мякРНК, локализованных в аномальных хромосомах, в качестве маркеров радиорезистентности. Кроме того, при наличии маркерных хромосом снижается количество экспрессирующихся Н/АСА мякРНК в К562, несмотря на большее количество генетического материала.
Ключевые слова: семейство Н/АСА мякРНК, раковые клетки, маркерные хромосомы.
Введение. Все большее значение в патофизиологических процессах приобретают малые некодирующие РНК, одними из которых являются малые ядрышковые РНК (мяк(мяо)РНК). Литературные данные [1] свидетельствуют о том, что мякРНК обладают опухоль-супрессивными или онкогенными функциями при различных типах рака. МякРНК участвуют во многих биологических процессах рака, включая инвазию супрессо-ров роста и гибель клеток, активацию инвазии и метастазирования, а также ангиогенез и устойчивую пролиферативную передачу сигналов. Регуляция экспрессии мякРНК может способствовать достижению цели лечения рака. Например, опосредованное антисмысловыми олигонуклеотидами подавление экспрессии SNORA23 уменьшало рост опухоли, диссеминацию и метастазирование в печень при аденокарциноме протоков поджелудочной железы у мышей [2]. Wenjing et а1. идентифицировали сигнатуру из девяти
мякРНК в качестве биомаркеров для прогнозирования рака яичников [3]. Возможно, в ближайшем будущем мякРНК станут одними из мишеней для лечения рака [1].
В своей предыдущей работе [4] мы исследовали влияние хромосомных нарушений на экспрессию мякРНК в радиорезистентной и радиочувствительной клеточных линиях после радиационного воздействия. Здесь мы сфокусировались на одном из семейств мякРНК. Большинство мякРНК можно разделить на два семейства: С/О и Н/АСА, названные в честь консервативных консенсусных частей, которые они содержат. Дополнительные РНК, такие как микроРНК (miRNAs), которые могут быть обнаружены в ядрышках, не рассматриваются как мякРНК. Некоторые малые РНК тельца Кахаля (скаРНК), обычно участвующие в направлении модификаций малых ядерных РНК (снРНК) сплайсосомы, содержат С/О, Н/АСА или оба типа консервативных блоков, а фрагмент РНК теломеразного ком-
плекса (hTR/TERC), участвующий в поддержании концов хромосом, содержит блок Н/АСА [5]. Эти мякРНК широко распространены в различных хромосомах, при этом хромосома 1 содержит наибольшее количество мякРНК (188 мякРНК), за ней следует хромосома 15, в которой находится 183 мякРНК [6]. Биогенез С/О- и Н/АСА-блоков мякРНК включает биосинтез и сборку малых ядрышко-вых рибонуклеопротеиновых частиц (мякРНП) с последующей их локализацией в тельцах Ка-халя и ядрышках [1].
Основная функция Н/АСА мякРНК - превращение специфических остатков уридина в псевдоуридин на рибосомальной РНК (рРНК). Псевдоуридин стабилизует рРНК, тем самым потенциально влияя на структуру, белковый состав и функцию рибосомы [5, 7].
Возможно, экспрессия Н/АСА мякРНК и биогенез Н/АСА мякРНП изменяются в ответ на повышенную потребность в синтезе белка (при повышенных требованиях к клеточному росту). Например, несколько генов [7, 8], содержащих Н/АСА мякРНК, включая ОКС1, кодирующий псевдоуридинсинтазу дискерин, являются прямыми мишенями хорошо охарактеризованного онкогена и фактора транскрипции Мус [8]. Мутации дискерина и последующее снижение псевдоуридилирования рРНК характерны для Х-сцепленного врожденного дискератоза (рибосомопатии), при этом у пациентов наблюдается явное увеличение восприимчивости к раку [9]. Мутанты дис-керина и нарушение псевдоуридилирования снова связаны со сниженной IRES-зависимой трансляцией р53 мРНК. Дискерин также является частью теломеразного РНП, поскольку РНК TERC разделяет блок Н/АСА с одноименным семейством мякРНК, а активация теломе-разы является общим признаком многих видов рака. Отдельные мякРНК, особенно Ш или Ш, необходимы для онкогенеза, их истощение приводит к противоопухолевому ответу посредством повышения уровня р53 и апоптоза, а затем к нарушению биогенеза рибосом [5].
Исследования показывают, что мякРНК играют критическую роль в микроокружении опухоли [10]. Псевдоуридин стабилизирует РНК. Наше исследование может показать, меняется ли экспрессия семейства Н/АСА
мякРНК после радиационного воздействия и играют ли роль данные нуклеиновые кислоты в изменении радиочувствительности опухолевых клеток при хромосомных нарушениях.
Цель исследования. Изучение влияния хромосомных нарушений на экспрессию H/ACA мякРНК в радиорезистентной К562 и радиочувствительной HL-60 клеточных линиях после радиационного воздействия.
Материалы и методы. Объектами исследования являлись радиочувствительная клеточная линия промиелоцитарного лейкоза человека HL-60 и радиорезистентная клеточная линия хронической миелоидной лейкемии человека К562 (Институт цитологии РАН, г. Санкт-Петербург). Клетки культивировались при температуре 37 °С, содержании 5 % CO2 и 98 % влажности. В экспериментах использовалась среда RPMI-1640 с L-глутамином («ПанЭко», Россия), содержащая 50 мкг/мл гентамицина («ПанЭко», Россия) и 10 % эмбриональную бычью сыворотку (PAA Laboratories GmbH, Австрия).
Клеточные линии подвергались у-облуче-нию в дозе 4 Гр (энергия фотонов 10 МэВ) линейным ускорителем Elekta Synergy (Elekta, Швеция). Облучение происходило при комнатной температуре и длилось 55 с. Перед облучением клетки переносились в 6-луночные планшеты. Транспортировка планшетов с клеточными культурами до места облучения и обратно производилась в термостатном контейнере при температуре 37 °С. Все эксперименты проводились во время логарифмической фазы роста клеток. Манипуляции с контрольной группой были аналогичны манипуляциям с экспериментальной группой, за исключением облучения.
Выживаемость клеток оценивалась с использованием смеси флуоресцентных красителей - пропидиум йодида и акридинового оранжевого. Анализ окрашенных клеток проводился с помощью методов флуоресцентной микроскопии [12].
Тотальная РНК выделялась из клеток набором Absolutely RNA miRNA Kit (Agilent Technologies, США) через 1, 4 и 24 ч после облучения. Качество выделенной РНК оценивалось по соотношению 18S/28S РНК капиллярным электрофорезом Agilent 2100 Bioanalyzer
(Agilent Technologies, США). Для эксперимента отбирались образцы с индексом сохранности РНК RIN>8,0. Библиотеки кДНК из мякРНК готовились с использованием набора NEBNext Small RNA Library Prep Set (NEB, Великобритания). Очистка библиотек кДНК мякРНК осуществлялась в 6 % полиакрила-мидном геле с помощью электрофореза. Из геля вырезались участки кДНК соответствующих мякРНК между 145 и 160 п.н. и выделялись кДНК. Во всех полученных библиотеках мякРНК количество кДНК измерялось флуо-рометром Qubit (Invitrogen, США). Из каждой библиотеки отобрались эквимолярные количества (2 нМ) образца для пула библиотек, который секвенировался с помощью системы высокопроизводительного секвенирования MiSeq System (Illumina, США) с использованием набора для одноконцевого чтения 150 п.н.
После секвенирования получились файлы формата FASTQ. Обработка данных осуществлялась с использованием сервиса GenXPro omiRas. В результате формировались таблицы с данными, которые включали название H/ACA мякРНК и нормализованное на 105 прочтений количество H/ACA мякРНК. При обработке полученных данных вычислялось количество дифференциально экспрессирующихся H/ACA мякРНК и количество одноименных дифферен-
циально экспрессирующихся H/ACA мякРНК в двух клеточных линиях через 1, 4 и 24 ч после облучения. Величина экспрессии H/ACA мякРНК выражалась через log2 отношения нормализованной экспрессии мякРНК в опыте к аналогичному показателю в контроле (log2fc).
Определение локализации H/ACA мякРНК в хромосомах проводилось с использованием базы данных National Center for Biotechnology Information Search data base (https://www.ncbi. nlm.nih.gov).
Каждый эксперимент проводился в трех повторах. Результаты представлялись как среднее значение и стандартное отклонение (M±SD). Для оценки статистической значимости различий применялся t-критерий Стью-дента для парных переменных. Различия между группами считались статистически значимыми при р<0,05.
Результаты. На рис. 1 показан процент живых клеток после однократного облучения в дозе 4 Гр раковых клеточных линий HL-60 и K562 от общего числа. Доля живых клеток в клеточной линии HL-60 в контроле составила 94 %. После радиационного воздействия данный показатель снизился до 79 %. В радиорезистентной клеточной линии K562 доля выживших клеток от общего количества клеток снизилась с 92,5 % до 88 %.
Рис. 1. Процент живых клеток в контроле и после радиационного облучения в дозе 4 Гр
в клеточных линиях HL-60 и K562.
* - статистически значимые отличия по отношению к контролю;
# - статистически значимые отличия по отношению к клеточной линии HL-60 (р<0,05)
Fig. 1. Percentage of living cells in the control and after radiation exposure (4 Gy) in HL-60 and K562 cell lines.
* - the differences are statistically significant compared to the control;
# - the differences are statistically significant compared to HL-60 cell line, p<0.05
Количество типов экспрессирующихся мякРНК, локализованных в каждой хромосоме, в каждой точке эксперимента представлено на рис. 2. В клеточной линии К562 наибольшее количество экспрессирующихся РНК локализовано в 1, 3, 17-й хромосомах, а в клеточной линии HL-60 - в 1-й и 11-й хромо-
сомах. В обеих клеточных линиях есть хромосомы, в которых мякРНК не экспрессируются, например 15, 21 и 22-я. Распределение экспрессирующихся Н/АСА мякРНК по хромосомам в клеточных линиях различается и изменяется в течение эксперимента.
Рис. 2. Количество экспрессирующихся H/ACA мякРНК в зависимости от хромосомной локализации в клеточных линиях HL-60 (I) и К562 (II) через 1, 4 и 24 ч после облучения
Fig. 2. The number of expressed H/ACA snoRNAs depending on the chromosomal localization in HL-60 (I) and K562 (II) cell lines (1, 4 and 24 hours after irradiation)
На рис. 3 представлен разброс значений экспрессии (выраженных через Н/АСА
мякРНК, распределенных в соответствии с их локализацией в хромосомах, в клеточных линиях HL-60 и К562. В клеточной линии К562 во всех точках эксперимента (рис. 3, 1-Ш) Н/АСА мякРНК имеют более широкий разброс значений (от -1 до +1 через 1 ч после облучения, от -1 до +2 через 4 ч, от -2 до +1 через 24 ч), что говорит о значительных отличиях в экспрессии Н/АСА мякРНК после радиационного воздействия в сравнении с контрольной группой. Клеточная линия HL-60 характеризуется меньшим разбросом значений log2fc, их основное количество сосредоточено в интервале от -1 до +1,5 через 1, 4 и 24 ч после облучения (рис. 3, IV-VI).
Таким образом, изменения экспрессии Н/АСА мякРНК в клеточных линиях К562 и ИЬ-60 характерны для всех хромосом. Наибольшие отличия в значениях log2fc экспрессирующихся мякРНК зафиксированы в кле-
точной линии К562 на протяжении всего эксперимента.
На рис. 4 представлен кластерный анализ экспрессии Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосомах 3, 5 и 11 в клеточных линиях К562 и HL-60: I и II - кластеризация экспрессирующихся Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосоме 3, в клеточных линиях К562 и HL-60 соответственно; III - кластеризация экспрессирующихся Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосоме 5, в клеточной линии К562 (трисомия хромосомы 5); IV - кластеризация экспрессирующихся Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосоме 5, в клеточной линии HL-60 (моносомия хромосомы 5); V -кластеризация экспрессирующихся Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосоме 11, в клеточной линии К562 (трисомия хромосомы 11, маркерная хромосома); VI - кластеризация экспрессирующихся Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосоме 11, в клеточной линии HL-60 (две нормальные хромосомы 11).
Рис. 3. Анализ экспрессии H/ACA мякРНК в зависимости от хромосомной локализации после радиационного воздействия в дозе 4 Гр в сравнении с контролем
Fig. 3. Dynamics of H/ACA snoRNA expression depending on chromosomal localization after radiation exposure (4 Gy) compared to the control
Как видно из рис. 4, экспрессия Н/АСА мякРНК в хромосоме 3 в рассматриваемых клеточных линиях, которые имеют по две нормальные хромосомы из каждой пары, примерно одинаковая. В хромосоме 5, в которой у клеточной линии К562 выявлена трисомия,
а у клеточной линии HL-60 - моносомия, виды и кластеризация Н/АСА мякРНК также имеют лишь незначительные отличия.
Однако в хромосоме 11 кластеризация и виды экспрессирующихся Н/АСА мякРНК достаточно сильно отличаются. В К562 - 9 Н/АСА
мякРНК (помимо общих H/ACA мякРНК экспрессируется has-sno-U97), а в HL-60 -12 H/ACA мякРНК (отличается от К562 экспрессией has-sno-ACA52, has-sno-ACA32,
has-sno-ACA40, has-sno-U90). Наблюдаемые различия в кластеризации и типах экспрессирующихся H/ACA мякРНК говорят о влиянии хромосомных мутаций на экспрессию генов.
Рис. 4. Кластерный анализ экспрессии H/ACA мякРНК, локализованных в хромосомах 3 (I, II), 5 (III, IV) и 11 (V, VI), в клеточных линиях K562 и HL-60
Fig. 4. Cluster analysis of H/ACA snoRNA expression localized in 3 (I, II), 5 (III, IV), and 11 (V, VI) chromosomes, K562 and HL-60 cell lines
Обсуждение. В данной работе были использованы две раковые клеточные линии лейкемии, которые имеют разную чувствительность к радиационному воздействию и разный уровень хромосомных аномалий. Клеточная линия HL-60 характеризуется небольшим количеством геномных аномалий (моно-сомия хромосом 5, 15 и Х, трисомия хромосомы 18) и обладает умеренной радиочувствительностью [12]. Клеточная линия К562 имеет 14 геномных мутаций (моносомия хромосом 7, 12, 13, 17, 19, Х, трисомия хромосом 1, 4, 5,
8, 11, 15, 16, нулисомия хромосомы 9) и маркерную хромосому 21 и является менее радиочувствительной [13]. Подобные различия в геноме будут влиять на экспрессию всех генов. По данным наших экспериментов, около половины всех Н/АСА мякРНК в клетках К562 и НЬ-60 изменяют свою экспрессию после радиационного воздействия в дозе 4 Гр, литературные данные также свидетельствуют о том, что измененная экспрессия - это часть сложной реакции в клетках после облучения [14]. Анализ экспрессии мякРНК с учетом хромосом-
ной локализации после радиационного воздействия показал, что изменения в количестве экспрессирующихся Н/АСА мякРНК характерны для большинства хромосом (рис. 2). Наибольшие отличия в профиле экспрессии Н/АСА мякРНК наблюдаются в радиорезистентной клеточной линии К562 (рис. 2).
В нашей работе было показано, что клеточная линия К562 экспрессирует меньшее количество Н/АСА мякРНК по сравнению с клеточной линией HL-60 (рис. 2 и 3), хотя и имеет большее количество генетического материала. Увеличение количества генетического материала в клеточной линии К562 связано с наличием большого числа трисомий и маркерной хромосомы. Однако эти хромосомы, появившиеся в результате геномных мутаций и хромосомных аберраций, обладают нарушенной функциональной целостностью, что в конечном итоге сказывается на снижении их функциональной активности [15]. Показано, что Н/АСА мякРНК участвуют в биогенезе псевдоуридина, который в свою очередь препятствует генетическим изменениям в клетках, делает их более устойчивыми через стабильность рибосомальной РНК [16]. Следовательно, увеличение количества экспрес-сирующихся Н/АСА мякРНК можно связать с генетически более стабильной клеточной линией HL-60.
На рис. 4 (I и II) показаны экспрессирую-щиеся Н/АСА мякРНК, локализованные в хромосоме 3 клеточных линий К562 и HL-60. Обе клеточные линии имеют по две нормальные копии хромосомы 3. Кластеризация Н/АСА мякРНК в обеих клеточных линиях схожа, при этом экспрессируются одинаковые Н/АСА мякРНК. Аналогичные результаты получены нами и для других нормальных хромосом клеточных линий К562 и HL-60 (хромосомы 14 и 20). Данные результаты говорят о том, что экспрессия Н/АСА мякРНК, локализованных в нормальных хромосомах родственных клеточных линий, может иметь лишь незначительные отличия.
Количество, кластеризация и типы экс-прессирующихся Н/АСА мякРНК, локализованных в хромосоме 5, в двух исследуемых клеточных линиях одинаковы. Экспрессия Н/АСА мякРНК при наличии трисомии и мо-
носомии отличается незначительно (рис. 4). Это обусловлено отсутствием функциональных перестроек внутри хромосомы при данных видах хромосомных аномалий. Поэтому можно предположить, что регуляция экспрессии генов должна быть такая же, как и у нормальных хромосом.
Для дальнейшего анализа была выбрана хромосома 11, которая представлена в клеточной линии HL-60 двумя нормальными копиями, а в К562 тремя нормальными копиями хромосомы 11 и маркерной хромосомой. В наших экспериментах было продемонстрировано, что при наличии дополнительной маркерной хромосомы экспрессия Н/АСА мякРНК и кластеризация существенно отличаются по сравнению с нормальной хромосомой 11 (рис. 4, V и VI). Подобная картина наблюдается и при сравнении экспрессии Н/АСА мякРНК других нормальных хромосом клеточной линии HL-60 с аномальными хромосомами клеточной линии К562 (хромосомы 2, 6, 17, 19, 22). О маркерных хромосомах и их влиянии на экспрессию генов у людей известно немного. Исследования сперматозоидов с маркерными хромосомами показали, что данное нарушение приводит к изменению экспрессии генов и бесплодию [17], у пациентов с маркерными хромосомами наблюдаются отклонения в развитии и различные патологии [18]. Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что маркерные хромосомы оказывают значительное влияние на экспрессию Н/АСА мякРНК и экспрессию генов в целом. Но из-за большого разнообразия маркерных хромосом соотнести определенную маркерную хромосому с конкретным нарушением или заболеванием достаточно трудно.
Заключение. Проанализировав динамику экспрессии семейства Н/АСА мякРНК в раковых клеточных линиях К562 и HL-60, можно сделать вывод, что характер и изменение экспрессии в ответ на ионизирующее облучение в наших экспериментах могут зависеть от наличия хромосомных аномалий. Трисомии и моносомия не оказывают такого существенного влияния на экспрессию Н/АСА мякРНК, как наличие маркерных хромосом. Маркерные хромосомы приводят к нарушению экспрессии Н/АСА мякРНК, что делает невоз-
можным использование Н/АСА мякРНК, локализованных в аномальных хромосомах, в качестве маркеров радиорезистентности.
Данное исследование позволяет ближе подойти к пониманию значения нарушений
экспрессии Н/АСА мякРНК для использования их в качестве маркеров для лечения онкологических заболеваний человека и будет способствовать дальнейшему развитию персонализированной медицины.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного задания № 0830-2020-0008.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литература
1. Liang J., Wen J., Huang Z., Chen X.P., Zhang B.X., Chu L. Small Nucleolar RNAs: Insight Into Their Function in Cancer. Front Oncol. 2019; 9: 587.
2. Cui L., Nakano K., Obchoei S. Small Nucleolar Noncoding RNA SNORA23, Up-Regulated in Human Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, Regulates Expression of Spectrin Repeat-Containing Nuclear Envelope 2 to Promote Growth and Metastasis of Xenograft Tumors in Mice. Gastroenterology. 2017; 153 (1): 292-306.e2.
3. Zhu W., Zhang T., Luan S. Identification of a novel nine-SnoRNA signature with potential prognostic and therapeutic value in ovarian cancer. Cancer Med. 2022; 11 (10): 2159-2170.
4. Rastorgueva E., Liamina D., Panchenko I. The effect of chromosome abnormalities on expression of SnoRNA in radioresistant and radiosensitive cell lines after irradiation. Cancer Biomark. 2022; 34 (4): 545-553.
5. Abel Y., RederstorffM. SnoRNAs and the emerging class of sdRNAs: Multifaceted players in oncogenesis. Biochimie. 2019; 164: 17-21.
6. Dsouza V.L., Adiga D., Sriharikrishnaa S., Suresh P.S., Chatterjee A., Kabekkodu S.P. Small nucleolar RNA and its potential role in breast cancer - A comprehensive review. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2021; 1875 (1): 188501.
7. McMahon M., ContrerasA., Holm M. A single H/ACA small nucleolar RNA mediates tumor suppression downstream of oncogenic RAS. Elife. 2019; 8: e48847.
8. McMahon M., Contreras A., Ruggero D. Small RNAs with big implications: new insights into H/ACA snoRNA function and their role in human disease. Wiley Inter discip Rev RNA. 2015; 6 (2): 173-189.
9. Garus A., Autexier C. Dyskerin: an essential pseudouridine synthase with multifaceted roles in ribosome biogenesis, splicing, and telomere maintenance. RNA. 2021; 27 (12): 1441-1458.
10. Cai C., Peng Y., Shen E. Identification of tumour immune infiltration-associated snoRNAs (TIIsno) for predicting prognosis and immune landscape in patients with colon cancer via a TIIsno score model. EBio Medicine. 2022; 76: 103866.
11. Mascotti K., McCullough J., Burger S.R. HPC viability measurement: Trypan blue versus acridine orange and propidium iodide. Transfusion. 2000; 40: 693-696.
12. Liang J.C., Ning Y., Wang R.Y. Spectral karyotypic study of the HL-60 cell line: detection of complex rearrangements involving chromosomes 5, 7, and 16 and delineation of critical region of deletion on 5q31.1. Cancer Genet Cytogenet. 1999; 113 (2): 105-109.
13. Naumann S., Reutzel D., Speicher M., Decker H.J. Complete karyotype characterization of the K562 cell line by combined application of G-banding, multiplex-fluorescence in situ hybridization, fluorescence in situ hybridization, and comparative genomic hybridization. Leuk Res. 2001; 25 (4): 313-322.
14. Chaudhry M.A. Expression pattern of small nucleolar RNA host genes and long non-coding RNA in X-rays-treated lymphoblastoid cells. Int J Mol Sci. 2013; 14 (5): 9099-9110.
15. De Falco G., Ambrosio M.R., Fuligni F. Burkitt lymphoma beyond MYC translocation: N-MYC and DNA methyltransferases dysregulation. BMC Cancer. 2015; 15: 668.
16. Barozzi C., Zacchini F., Asghar S., Montanaro L. Ribosomal RNA Pseudouridylation: Will Newly Available Methods Finally Define the Contribution of This Modification to Human Ribosome Plasticity? Front Genet. 2022; 13: 920987.
17. Slimani W., Jelloul A., Al-Rikabi A. Small supernumerary marker chromosomes (sSMC) and male infertility: characterization of five new cases, review of the literature, and perspectives. J Assist Reprod Genet. 2020; 37 (7): 1729-1736.
18. An N., Yu Y., Xi Q. Molecular Characterization of Mosaicism for a Small Supernumerary Marker Chromosome Derived from Chromosome Y in an Infertile Male with Apparently Normal Phenotype: A Case Report and Literature Review. Biomed Reslnt. 2019; 2019: 9398275.
Поступила в редакцию 10.08.2022; принята 20.11.2022.
Авторский коллектив
Расторгуева Евгения Владимировна - старший преподаватель кафедры общей и клинической фармакологии c курсом микробиологии, младший научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-1518-4677.
Погодина Евгения Сергеевна - кандидат биологических наук, научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-8183-5103.
Юрова Елена Валерьевна - аспирант, младший научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-7484-2671.
Белобородов Евгений Алексеевич - аспирант, младший научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5666-5154.
Сугак Дмитрий Евгеньевич - инженер-исследователь НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-3276-8976.
Саенко Юрий Владимирович - доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-
0002-4402-1482.
Фомин Александр Николаевич - кандидат технических наук, директор, старший научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет». 432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-
0003-0826-1857.
Образец цитирования
РасторгуеваЕ.В., ПогодинаЕ.С., ЮроваЕ.В., БелобородовЕ.А., СугакД.Е., СаенкоЮ.В., ФоминА.Н. Экспрессия H/ACA мякРНК в клеточных линиях с хромосомными нарушениями после облучения. Ульяновский медико-биологический журнал. 2022; 4: 149-159. DOI: 10.34014/2227-1848-2022-4-149-159.
EXPRESSION OF H/ACA snoRNA IN CELL LINES WITH CHROMOSOMAL ABNORMALITIES AFTER IRRADIATION
E.V. Rastorgueva, E.S. Pogodina, E.V. Yurova, E.A. Beloborodov, D.E. Sugak, Yu.V.
Saenko, A.N. Fomin
Ulyanovsk State University, Ulyanovsk, Russia
The H/ACA snoRNA family is involved in pseudouridine biogenesis. It prevents genetic changes in cells and makes them more stable due to ribosomal RNA characteristics. Therefore, the study of H/ACA snoRNA expression in cell lines with chromosomal disorders after irradiation is of particular interest. The purpose of the study is to analyze the effect of chromosomal disorders on H/ACA snoRNA expression in radioresistant K562 and radiosensitive HL-60 cell lines after radiation exposure.
Materials and Methods. K562 and HL-60 cell lines were exposed to radiation (4 Gy). H/ACA snoRNA expression was analyzed by NGS sequencing (1, 4, and 24 hours after irradiation). Results. The authors revealed differences in H/ACA snoRNA expression by chromosomes in the studied cell lines, as well as the impact of chromosomal abnormalities on H/ACA snoRNA expression after radiation exposure. Changes in the copy number of normal chromosomes lead to minor changes in H/ACA snoRNA expression. Marker chromosomes disrupt H/ACA snoRNA expression. Thus, is becomes impossible to use H/ACA snoRNAs located in abnormal chromosomes as radioresistance markers. Moreover, marker chromosomes decrease the number of H/ACA snoRNAs expressed in K562, despite the greater amount of genetic material.
Key words: H/ACA snoRNA family, cancer cells, marker chromosomes.
The work is supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (project No. 08302020-0008).
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
References
1. Liang J., Wen J., Huang Z., Chen X.P., Zhang B.X., Chu L. Small Nucleolar RNAs: Insight Into Their Function in Cancer. Front Oncol. 2019; 9: 587.
2. Cui L., Nakano K., Obchoei S. Small Nucleolar Noncoding RNA SNORA23, Up-Regulated in Human Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, Regulates Expression of Spectrin Repeat-Containing Nuclear Envelope 2 to Promote Growth and Metastasis of Xenograft Tumors in Mice. Gastroenterology. 2017; 153 (1): 292-306.e2.
3. Zhu W., Zhang T., Luan S. Identification of a novel nine-SnoRNA signature with potential prognostic and therapeutic value in ovarian cancer. Cancer Med. 2022; 11 (10): 2159-2170.
4. Rastorgueva E., Liamina D., Panchenko I. The effect of chromosome abnormalities on expression of SnoRNA in radioresistant and radiosensitive cell lines after irradiation. Cancer Biomark. 2022; 34 (4): 545-553.
5. Abel Y., Rederstorff M. SnoRNAs and the emerging class of sdRNAs: Multifaceted players in oncogenesis. Biochimie. 2019; 164: 17-21.
6. Dsouza V.L., Adiga D., Sriharikrishnaa S., Suresh P.S., Chatterjee A., Kabekkodu S.P. Small nucleolar RNA and its potential role in breast cancer - A comprehensive review. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2021; 1875 (1): 188501.
7. McMahon M., Contreras A., Holm M. A single H/ACA small nucleolar RNA mediates tumor suppression downstream of oncogenic RAS. Elife. 2019; 8: e48847.
8. McMahon M., Contreras A., Ruggero D. Small RNAs with big implications: new insights into H/ACA snoRNA function and their role in human disease. Wiley Inter discip Rev RNA. 2015; 6 (2): 173-189.
9. Garus A., Autexier C. Dyskerin: an essential pseudouridine synthase with multifaceted roles in ribosome biogenesis, splicing, and telomere maintenance. RNA. 2021; 27 (12): 1441-1458.
10. Cai C., Peng Y., Shen E. Identification of tumour immune infiltration-associated snoRNAs (TIIsno) for predicting prognosis and immune landscape in patients with colon cancer via a TIIsno score model. EBio Medicine. 2022; 76: 103866.
11. Mascotti K., McCullough J., Burger S.R. HPC viability measurement: Trypan blue versus acridine orange and propidium iodide. Transfusion. 2000; 40: 693-696.
12. Liang J.C., Ning Y., Wang R.Y. Spectral karyotypic study of the HL-60 cell line: detection of complex rearrangements involving chromosomes 5, 7, and 16 and delineation of critical region of deletion on 5q31.1. Cancer Genet Cytogenet. 1999; 113 (2): 105-109.
13. Naumann S., Reutzel D., Speicher M., Decker H.J. Complete karyotype characterization of the K562 cell line by combined application of G-banding, multiplex-fluorescence in situ hybridization, fluorescence in situ hybridization, and comparative genomic hybridization. LeukRes. 2001; 25 (4): 313-322.
14. Chaudhry M.A. Expression pattern of small nucleolar RNA host genes and long non-coding RNA in X-rays-treated lymphoblastoid cells. Int J Mol Sci. 2013; 14 (5): 9099-9110.
15. De Falco G., Ambrosio M.R., Fuligni F. Burkitt lymphoma beyond MYC translocation: N-MYC and DNA methyltransferases dysregulation. BMC Cancer. 2015; 15: 668.
16. Barozzi C., Zacchini F., Asghar S., Montanaro L. Ribosomal RNA Pseudouridylation: Will Newly Available Methods Finally Define the Contribution of This Modification to Human Ribosome Plasticity? Front Genet. 2022; 13: 920987.
17. Slimani W., Jelloul A., Al-Rikabi A. Small supernumerary marker chromosomes (sSMC) and male infertility: characterization of five new cases, review of the literature, and perspectives. J Assist Reprod Genet. 2020; 37 (7): 1729-1736.
18. An N., Yu Y., Xi Q. Molecular Characterization of Mosaicism for a Small Supernumerary Marker Chromosome Derived from Chromosome Y in an Infertile Male with Apparently Normal Phenotype: A Case Report and Literature Review. BiomedResInt. 2019; 2019: 9398275.
Received 10 August 2022; accepted 20 November 2022.
Information about the authors
Rastorgueva Evgeniya Vladimirovna, Senior Lecturer, Chair of General and Clinical Pharmacology with a Course in Microbiology, Junior Researcher, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-1518-4677.
Pogodina Evgeniya Sergeevna, Candidate of Sciences (Biology), Researcher, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8183-5103.
Yurova Elena Valer'evna, Post-graduate Student, Junior Researcher, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-7484-2671.
Beloborodov Evgeniy Alekseevich, Post-graduate Student, Junior Researcher, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5666-5154.
Sugak Dmitriy Evgen'evich, Research Engineer, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-3276-8976.
Saenko Yuriy Vladimirovich, Doctor of Sciences (Biology), Professor, Leading Researcher, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4402-1482.
Fomin Aleksandr Nikolaevich, Candidate of Sciences (Technical Sciences), Director, Senior Researcher, S.P. Kapitsa Technology Research Institute, Ulyanovsk State University. 432017, Russia, Ulyanovsk, L. Tolstoy St., 42; e-mail: [email protected], ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-0826-1857.
For citation
Rastorgueva E.V., Pogodina E.S., Yurova E.V., Beloborodov E.A., Sugak D.E., Saenko Yu.V., Fomin A.N. Ekspressiya H/ACA myakRNK v kletochnykh liniyakh s khromosomnymi narusheniyami posle oblucheniya [Expression of H/ACA snoRNA in cell lines with chromosomal abnormalities after irradiation]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2022; 4: 149-159. DOI: 10.34014/2227-1848-2022-4-149-159 (in Russian).
