A influência de polimorfismos de base única na metilação de DNA em genes de receptores olfatórios / Single nucleotide polymorphisms lead to differential DNA methylation in odorant receptor genes

Os genes de receptores olfatórios (OR) pertencem a uma família de proteínas de membrana formada por cerca de 1000 genes no genoma de camundongo. Os genes OR são expressos de forma monogênica e monoalélica nos neurônios olfatórios (OSNs). No entanto, ainda não está claro o mecanismo que permite essa forma de expressão peculiar, sobretudo, qual o papel da metilação de DNA nesse processo. Nosso estudo determinou o padrão de metilação de DNA da região promotora e codificadora do gene Olfr17. Em células de epitélio olfatório (MOE) de camundongos adultos, observamos na região codificadora (CDS) do gene uma frequência de metilação em dinucleotídeos CpG 58%, enquanto que na sua região promotora ela foi bem mais baixa. Os níveis de metilação do Olfr17 em MOE de embrião (E15.5) e fígado foram similares aos observados em MOE de animais adultos. Em seguida, analisamos se a metilação de DNA pode regular a expressão gênica do Olfr17. Utilizando animais transgênicos onde os neurônios olfatórios que expressam Olfr17 também expressam GFP, pudemos selecionar neurônios olfatórios GFP+ e analisar a metilação do gene Olfr17, que está ativo nestas células. Verificamos que o padrão geral de metilação do Olfr17, tanto na região CDS como na região promotora, não se altera quando este gene está ativo. Este resultado indica que alterações na metilação do gene Olfr17 não são necessárias para que este receptor seja expresso. Finalmente, verificamos que a região promotora do gene Olfr17, de duas linhagens de camundongos diferentes, a C57BL/6 e a 129, possuem dois polimorfismos de base única (SNPs) que alteram o conteúdo CpG. Devido a estes SNPs, a linhagem 129 apresenta dois sítios CpG adicionais, inexistentes na linhagem C57BL/6. Nossas análises mostraram que estes CpGs são frequentemente metilados, o que torna o promotor do Olfr17 de 129 significativamente mais metilado que o promotor de C57BL/6. Em seguida, nós analisamos o nível de expressão no MOE dos dois alelos de Olfr17, o 129 e o C57BL/6, utilizando ensaios de RT-qPCR. Estes experimentos demonstraram que o nível de expressão do alelo 129, que possui 3 CpGs metiladas em seu promotor, é menor que o do alelo C57BL/6, que apresenta apenas uma CpG que é pouco metilada em seu promotor. Nossos resultados sugerem que as alterações na região promotora influenciam a probabilidade com que o gene OR é escolhido para ser expresso no MOE

Olfactory receptor (OR) genes belong to a large family of membrane proteins composed of 1000 genes in the mouse genome. The OR genes are expressed in the olfactory sensory neurons (OSNs) in a monogenic and monoallelic fashion. However, the mechanisms that govern OR gene expression are unclear. Here we asked whether DNA methylation plays a role in the regulation of OR gene expression. We first determined the DNA methylation pattern in the coding (CDS) and promoter regions of the odorant receptor gene Olfr17. In olfactory epithelium (MOE) cells, the CpG methylation level in the CDS is 58% but is much lower in the promoter region of the gene. In embryonic MOE (E15.5) and liver, the levels of Olfr17 DNA methylation are similar to the ones shown in adult MOE. We next analyzed whether DNA methylation is involved in Olfr17 regulation. We isolated GFP+ neurons from transgenic mice that coexpress GFP with Olfr17, and analyzed the DNA methylation pattern of the Olfr17, which is active in these cells. We found that the general methylation pattern, both, in the coding and promoter regions is not altered in the active gene. These results indicate that changes in DNA methylation are not required for the activation of Olfr17. Finally, we found that the Olfr17 promoter region from two different mouse strains, C57BL/6 and 129, has two single-nucleotide polymorphisms (SNPs) that alter the CpG content. The SNPs lead to the existence of two additional CpGs in the 129 allele, which are absent in the C57BL/6 allele. These CpGs are frequently methylated, making the 129 Olfr17 promoter significantly more methylated than the Olfr17 promoter from C57BL/6. We next performed RT-qPCR experiments to analyze the expression levels of the 129 and C57BL/6 Olfr17 alleles in the MOE. These experiments showed that the expression level of the 129 Olfr17 allele, which contains three methylated CpGs in its promoter region, is lower than the one from C57BL/6, which contains only one, undermethylated CpG, in its promoter. Our results suggest that these promoter modifications regulate the probability of the OR gene choice

Associação entre metilação do DNA e periodontite crônica: revisão de literatura / Association between DNA methylation and chronic periodontitis: literature review

A periodontite crônica (PC) é uma doença bucal caracterizada pela presença de bactérias que promovem a inflamação dos tecidos de suporte e inserção dos dentes, como resultado de complexas interações entre patógenos periodontais e a resposta imune do hospedeiro. A PC é multifatorial e os fatores envolvidos com a regulação gênica podem interferir na predisposição ao aparecimento dos sinais e sintomas da doença. Neste contexto estão os mecanismos epigenéticos caracterizados por modificação na expressão dos genes sem afetar a sequência do DNA. As principais evidências de alterações epigenéticas na PC se relacionam à análise do perfil de metilação em genes relacionados à resposta imunoinflamatória. A metilação do DNA é um mecanismo epigenético caracterizado pela adição de um grupo metil no carbono 5' do anel de citosina, inibindo efetivamente a transcrição gênica. O objetivo do estudo foi revisar a literatura sobre a metilação do DNA na PC e avaliar sua associação com a patogênese da doença. Foi realizada uma busca na base de dados (Pubmed), sem restrição de ano e/ou idioma, utilizando os seguintes descritores: (Methylation [MeSh] OR Methylation OR DNA methylation [MeSh] OR DNA methylation) and (Chronic periodontitis [Mesh] OR Chronic periodontitis). Apesar dos estudos epigenéticos em doença periodontal ainda serem escassos, com diversos pontos a serem elucidados, os achados sugerem o envolvimento da metilação do DNA em genes da resposta imunoinflamatória na patogênese da PC. (AU)

Chronic periodontitis (CP) is an oral disease characterized by the presence of bacteria that promote inflammation of the supporting tissues of the teeth, as a result of complex interactions between periodontal pathogens and the host immune response. The CP is multifactorial and the factors involved in gene regulation may interfere with the predisposition on the appearance of the signs and symptoms of the disease. In this context it has been observed the epigenetic mechanism characterized by change ingene expression without affecting the sequence of DNA. The main evidence of epigenetic changes in CP are related to the analysis of the methylation profile in genes involved with the immune response. DNA methylation is an epigenetic mechanism characterized by the addition of a methyl group on the 5' carbon of the cytosine ring, effectively inhibiting the gene transcription. The aim of this study was to review the literature on DNA methylation in CP and evaluate its association with the pathogenesis of the disease. The search was performed in the database (Pubmed) without year or language restriction restriction, using the following key words: (Methylation [MeSh] OR Methylation OR DNA methylation [MeSh] OR DNA methylation) and (Chronic periodontitis [Mesh] OR Chronic periodontitis). Despite the epigenetic studies on periodontal disease are still scarce, with several points to be elucidated, the findings suggest the involvement of DNA methylation in immune response genes in the pathogenesis of CP (AU)

Hypomethylation of Interleukin-6 Promoter is Associated with the Risk of Coronary Heart Disease / Hipometilação do Promotor de Interleucina-6 Associada com Risco de Doença Arterial Coronariana

Abstract Background: Interleukin-6 (IL-6) is implicated in the pathogenesis of coronary heart disease (CHD), and IL-6 expression has associated with reduced DNA methylation of its gene promoter. However, there are no data on IL-6 promoter methylation and the risk of CHD. Objective: To examine whether IL-6 promoter methylation measured in blood leukocyte DNA is associated with CHD risk. Methods: A total of 212 cases with CHD and 218 controls were enrolled. Methylation at two CpG sites in IL-6 promoter was measured by bisulfite pyrosequencing, and the mean IL-6 methylation was calculated by averaging the methylation measures of the two CpGs. Results: Mean methylation level in IL-6 promoter in CHD cases was significantly lower than that in controls (p = 0.023). Logistic regression analysis showed that IL-6 methylation was inversely associated with the risk of CHD. The odds ratios (ORs) of CHD for subjects in the second and first (lowest) tertile of IL-6 methylation were 1.87 (95% CI = 1.10‑3.20) and 2.01 (95% CI = 1.19-3.38) (ptrend = 0.013), respectively, compared to subjects in the third (highest) tertile. The IL-6 hypomethylation-related risk estimates tended to be stronger for acute myocardial infarction (ptrend = 0.006). CpG position-specific analysis showed that hypomethylation of position 1 conferred a more pronounced increase in CHD risk than that of position 2. Conclusion: These findings suggest that DNA hypomethylation of IL-6 promoter is associated with the increased risk for CHD, especially for acute myocardial infarction. The two distinct CpGs in IL-6 may contribute differently to the development of CHD.

Resumo Fundamento: Interleucina-6 (IL-6) está implicada na patogênese de doença arterial coronariana (DAC), sendo sua expressão associada com redução da metilação de DNA do promotor do seu gene. Entretanto, não há dados sobre metilação do promotor de IL-6 e risco de DAC. Objetivo: Verificar se a metilação do promotor de IL-6 medida no DNA de leucócitos sanguíneos acha-se associada com risco de DAC. Métodos: este estudo arrolou 212 casos com DAC e 218 controles. Metilação em dois sítios de CpG no promotor de IL-6 foi medida por pirosequenciamento de bissulfito, sendo a metilação média de IL-6 calculada pela média das medidas de metilação dos dois CpGs. Resultados: A média do nível de metilação no promotor de IL-6 nos casos de DAC foi significativamente mais baixa do que nos controles (p = 0,023). Análise de regressão logística mostrou associação inversa entre metilação de IL-6 e risco de DAC. As razões de chance (OR) de DAC para indivíduos no segundo e no primeiro (mais baixo) tercis de metilação de IL-6 foram 1,87 (IC 95%: 1,10-3,20) e 2,01 (IC 95%: 1,19-3,38) (ptrend = 0,013), respectivamente, comparadas à de indivíduos no terceiro (mais alto) tercil. As estimativas de risco relacionado à hipometilação de IL-6 tenderam a ser mais fortes para infarto agudo do miocárdio (ptrend = 0,006). Análise com especificidade de posição de CpG mostrou que hipometilação na posição 1 conferiu maior elevação no risco de DAC do que na posição 2. Conclusão: Tais achados sugerem que a hipometilação de DNA do promotor de IL-6 está associada com elevado risco de DAC, especialmente para infarto agudo do miocárdio. Os dois CpGs distintos no promotor de IL-6 podem contribuir de modo diferente para o desenvolvimento de DAC.

Global DNA methylation pattern and correlation with complement system proteins in Brazilian patients with systemic lupus erythematosus / Padrão global de metilação do DNA e correlação com proteínas do sistema complemento em pacientes brasileiros com lúpus eritematoso sistêmico

Introduction: Nucleic acid methylation may have major effects on gene expression patterns and, by consequence, on the development of autoimmunity, like Systemic Lupus Erythematosus (SLE). Objective: To investigate the pattern of global DNA methylation in SLE patients and compare this pattern with laboratory parameters. Methods: Genomic DNA was isolated from SLE patients with non-active disease (SLEDAI<6), SLE patients with active disease (SLEDAI>6), and healthy individuals. Global DNA methylation was evaluated by digestion of genomic DNA with Hpa II and Msp I and compared with laboratory parameters. Results and conclusion: A statistical difference in DNA global methylation was observed when SLE patients were compared to healthy individuals. A positive correlation was observed between the frequency of global methylation and C3 and C4 serum levels for SLE patients with SLEDAI<6. These results suggest that the relative amount of DNA methylation is increased in SLE patients, and differential methylation of genes related to the complement pathway alters gene expression involved in autoimmune response in SLE patients.

Introdução: Metilação do ácido nucleico pode alterar a expressão gênica e favorecer o desenvolvimento de autoimunidade, como lúpus eritematoso sistêmico (LES). Objetivo: Investigar o padrão de metilação global do DNA em pacientes com LES e comparar com parâmetros laboratoriais. Métodos: DNA genômico foi isolado de pacientes com LES com doença não ativa (SLEDAI <6), pacientes com doença ativa (SLEDAI> 6) e indivíduos saudáveis. Metilação do DNA global foi avaliada por digestão do DNA genômico com Hpall e MspI e comparados com parâmetros laboratoriais. Resultados e conclusão: Foi observada diferença estatística na metilação global do DNA em pacientes com LES. Verificou-se correlação positiva entre a frequência de metilação global e níveis séricos C3 e C4 em pacientes com SLEDAI <6. Estes resultados sugerem que a quantidade relativa de metilação do DNA está aumentada em pacientes com LES, e a metilação de diferentes genes relacionados com o sistema complemento podem alterar a expressão de genes envolvidos no LES.