ASCL2基因在体细胞克隆牛和自然繁殖牛肺脏中的甲基化分析

中国畜牧兽医

ASCL2基因在体细胞克隆牛和自然繁殖牛肺脏中的甲基化分析

王梦楠¹，张明月¹，李宁²，李世杰¹

1.河北农业大学生命科学学院，河北保定 071001；2.中国农业大学农业生物技术国家重点实验室，北京 100193

修回日期:2014-04-08 出版日期:2014-08-20 发布日期:2014-08-22
通讯作者: 李世杰（1971—），女，河北人，教授，博士生导师，研究方向：动物转基因克隆技术、动物分子遗传和基因工程药物。Tel：0312-7528270；E-mail：lishijie20005@163.com
作者简介:王梦楠（1989—），女，河北人，硕士，研究方向：基因工程、生物化学与分子生物学。
基金资助:
国家自然科学基金（31372312）；河北省自然基金项目（C2011204001）。

DNA Methylation Status of ASCL2 Gene in Lungs of SCNT Cattle and Naturally Reproduced Cattle

WANG Meng-nan¹，ZHANG Ming-yue¹，LI Ning²，LI Shi-jie¹

1.College of Life Science，Hebei Agricultural University，Baoding 071001，China；2.State Key Laboratory for Agrobiotechnology，China Agricultural University，Beijing 100193，China

Revised:2014-04-08 Online:2014-08-20 Published:2014-08-22

摘要/Abstract

摘要： 为探讨ASCL2基因在体细胞克隆牛中的重编程状态，本研究通过亚硫酸氢盐测序法（BSP）对体细胞克隆牛和自然繁殖牛肺脏中ASCL2基因启动子区CpG岛上的CpG位点进行了甲基化状态分析。结果显示，体细胞克隆牛的甲基化水平（28.41%）显著高于正常对照组（7.62%）（P＜0.05）。推测ASCL2基因的异常甲基化可能是造成体细胞克隆牛新生死亡及肺脏发育异常的原因之一。

关键词: ASCL2; 重编程; 体细胞克隆牛; BSP; DNA甲基化; 器官缺陷

Abstract: In an effort to determine the reprogramming of ASCL2 gene in SCNT bovines，the bisulfite sequencing method （BSP） was used to analyze the DNA methylation status in promoter region of ASCL2 gene in lung tissues of SCNT cattle and natural breeding cattle.The results showed that the methylation level of ASCL2 promoter exhibited seriously hypermethylated in SCNT bovines （28.41%） compared with naturally breed bovines （7.62%）（P＜0.05）. Our results suggested that the abnormal DNA methylation of ASCL2 might be associated with the defects of lung organs in died SCNT bovines，which was one of the main reasons for neonatal death of SCNT animals.

Key words: ASCL2; reprogramming; SCNT bovine; BSP; DNA methylation; organ defect

王梦楠，张明月，李宁，李世杰. ASCL2基因在体细胞克隆牛和自然繁殖牛肺脏中的甲基化分析[J]. 中国畜牧兽医.

WANG Meng-nan，ZHANG Ming-yue，LI Ning，LI Shi-jie. DNA Methylation Status of ASCL2 Gene in Lungs of SCNT Cattle and Naturally Reproduced Cattle[J]. .

参考文献

1 赵丽霞，赵高平，郭荣启，等.绵羊Cdkn1c的DNA甲基化分析［J］.中国畜牧兽医，2010，37（4）：85～88.
2 Arnold D R，Lefebvre R，Smith L C.Characterization of the placenta specific bovine mammalian achaete scute-like homologue 2 （Mash2） gene［J］.Placenta，2006，27(11～12)：1124～1131.
3 Cui X S，Zhang D X，Ko Y G，et al.Aberrant epigenetic reprogramming of imprinted microRNA-127 and Rtl1 in cloned mouse embryos［J］.Biochem Biophys Res Commun，2009，379（2）：390～394.
4 Daniels R，Hall V，Trounson A O.Analysis of gene transcription in bovine nuclear transfer embryos reconstructed with granulosa cell nuclei［J］.Biol Reprod，2000，63（4）：1034～1040.
5 Farin C E，Farin P W，Piedrahita J A.Development of fetuses from in vitro-produced and cloned bovine embryos［J］.J Anim Sci，2004，82：E53～E62.
6 Gall L，Brochard V，Ruffini S，et al.Intermediate filaments promote nuclear mechanical constraints during somatic cell nuclear transfer in the mouse［J］.Cell Reprogram，2012，14（6）：497～504.
7 Gong G，Dai Y，Fan B，et al.Production of transgenic blastocyst by nuclear transfer from different types of somatic cells in cattle［J］.Sci China C Life Sci，2004，47（2）：183～189.
8 Higashimoto K，Soejima H，Saito T，et al.Imprinting disruption of the Cdkn1c/Kcnq1ot1 domain：The molecular mechanisms causing beckwith-wiedemann syndrome and cancer［J］.Cytogenet Genome Res，2006，113(1～4)：306～312.
9 Imamura T，Kerjean A，Heams T，et al.Dynamic CpG and non-CpG methylation of the Peg1/Mest gene in the mouse oocyte and preimplantation embryo［J］.J Biol Chem，2005，280（20）：20171～20175.
10 Kawahara M，Kono T.Roles of genes regulated by two paternally methylated imprinted regions on chromosomes 7 and 12 in mouse ontogeny［J］.J Reprod Dev，2012，58（2）：175～179.
11 Khatib H，Zaitoun I，Kim E S.Comparative analysis of sequence characteristics of imprinted genes in human，mouse and cattle［J］.Mamm Genome，2007，18(6～7)：538～547.
12 Kremenskoy M，Kremenska Y，Suzuki M，et al.Epigenetic characterization of the CpG islands of bovine leptin and POU5F1 genes in cloned bovine fetuses［J］.J Repord Dev，2006，52（2）：277～285.
13 Kwon O H，Park J L，Baek S J，et al.Aberrant upregulation of ASCL2 by promoter demethylation promotes the growth and resistance to 5-fluorouracil of gastric cancer cells［J］.Cancer Science，2013，104（3）：391～397.
14 Li S，Li Y，Du W，et al.Aberrant gene expression in organs of bovine clones that die within two days after birth［J］.Biol Reprod，2005，72（2）：258～265.
15 Lie D C，Colamarino S A，Song H J，et al.Wnt signalling regulates adult hippocampal neurogenesis［J］.Nature，2005，437(7063)：1370～1375.
16 Lorincz M C，Dickerson D R，Schmitt M，et al.Intragenic DNA methylation alters chromatin structure and elongation efficiency in mammalian cells［J］.Nat Struct Mol Biol，2004，11(11)：1068～1075.
17 Lucifero D，Suzuki J，Bordiqnon V，et al.Bovine snrpn methylation imprint in oocytes and day 17 in vitro-produced and somatic cell nuclear transfer embryos［J］.Biol Reprod，2006，75（4）：531～538.
18 Oh-McGinnis R，Bogutz A B，Lefebvre L.Partial loss of ASCL2 function affects all three layers of the mature placenta and causes intrauterine growth restriction［J］.Developmental Biology，2011，351（2）：277～286.
19 Rauch T A，Rauch T A，Wu X，et al.A human B cell methylome at 100-base pair resolution［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2009，106（3）：671～678.
20 Reik W，Walter J.Genomic imprinting：Parental influence on the genome［J］.Nat Rev Genet，2001，2（1）：21～32.
21 Rentsendorj A，Mohan S，Szabó P，et al.A genomic imprinting defect in mice traced to a single gene［J］.Genetics，2010，186（3）：917～927.
22 Shen C J，Lin C C，Shen P C，et al.Imprinted genes and satellite loci are differentially methylated in bovine somatic cell nuclear transfer clones［J］.Cell Reprogram，2013，15（5）：413～424.
23 Shiota K，Kogo Y，Ohgane J，et al.Epigenetic marks by DNA methylation specific to stem，germ and somatic cells in mice［J］.Genes Cells，2002，7（9）：961～969.
24 Stepan H，Marqwardt W，Kuhn Y，et al.Structure and regulation of the murine Mash2 gene［J］.Biol Reprod，2003，68（1）：40～44.
25 Umlauf D，Goto Y，Cao R，et al.Imprinting along the Kcnq1 domain on mouse chromosome 7 involves repressive histone methylation and recruitment of polycomb group complexes［J］.Nat Genet，2004，36（12）：1296～1300.
26 Walter J，Paulsen M.Imprinting and disease［J］.Semin Cell Dev Biol，2003，14（1）：101～110.
27 Wei Y，Zhu J，Huan Y，et al.Aberrant expression and methylation status of putatively imprinted genes in placenta of cloned piglets［J］.Cell Reprogram，2010，12（2）：213～222.
28 Wolffe A P.Transcriptional control：Imprinting insulation［J］.Curr Biol，2000，10（12）：463～465.
29 Woods G L，White K L，Vanderwall D K，et al.A mule cloned from fetal cells by nuclear transfer［J］.Science，2003，301（5636）：1063.
30 Xin Z，Allis C D，Wagstaff J.Parent-specific complementary patterns of histone H3 lysine 9 and H3 lysine 4 methylation at the Prader-Willi syndrome imprinting center［J］.Am J Hum Genet，2001，69（6）：1389～1394.
31 Young L E，Fairburn H R.Improving the safety of embryo technologies: Possible role of genomic imprinting［J］.Theriogenology，2000，53（2）：627～648.
32 Zhang D，Yoon H G，Wong J.JMJD2A is a novel N-CoR-interacting protein and is involved in repression of the human transcription factor achaete scute-like homologue 2（ASCL2/Hash2）［J］.Mol Cell Biol，2005，25（15）：6404～6414.
33 Zhu R，Yang Y，Tian Y，et al.ASCL2 knockdown results in tumor growth arrest by miRNA-302b-related inhibition of colon cancer progenitor cells［J］.PLoS One，2012，7（2）：e32170.

[1]	闫业联, 张梦雅, 刘秋晨, 汪薪, 徐长志, 宗艳峰, 朱治桦, 吴苏城, 宋雨, 李运生, 张运海, 曹祖兵. 哺乳动物体细胞核移植胚胎发育中表观重编程的研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2022, 49(6): 2259-2269.
[2]	马兴树. 家禽训练免疫研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2022, 49(12): 4756-4775.
[3]	徐盼, 仲德, 马政, 刘林雨, 王怡晖, 赵旭庭. 基于全基因组差异甲基化分析鉴别影响苏姜猪体重的候选基因[J]. 中国畜牧兽医, 2021, 48(8): 2889-2900.
[4]	薛倩, 李国辉, 张会永, 殷建玫, 周成浩, 朱云芬, 邢伟杰, 苏一军, 邹剑敏, 韩威. 狼山鸡下丘脑和卵巢组织全基因组DNA甲基化分析[J]. 中国畜牧兽医, 2021, 48(2): 417-424.
[5]	任晓丽, 范玉营, 皇甫和平, 董青, 石冬梅, 刘云. 表观遗传调控机制在犬肿瘤中的研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2021, 48(11): 4319-4326.
[6]	张辉, 李晓雨, 狄冉, 刘玉芳, 储明星. AANAT基因在滩羊不同繁殖时期卵巢中的转录差异及DNA甲基化程度分析[J]. 中国畜牧兽医, 2021, 48(1): 226-234.
[7]	杜建文, 杨雪梅, 王丹, 朱桦, 何军敏, 阿布来提·苏来曼, 田月珍, 赵冰茹, 徐新明, 付雪峰, 哈尼克孜·吐拉甫, 吴伟伟, 田可川, 黄锡霞. ITGB2基因在苏博美利奴羊不同细度皮肤组织中的DNA甲基化及mRNA表达水平分析[J]. 中国畜牧兽医, 2020, 47(4): 1009-1017.
[8]	徐友信, 李宗珍, 王杰, 张乃锋. 蛋氨酸对动物表型性状的影响及DNA甲基化调控机制的研究进展[J]. 《中国畜牧兽医》, 2019, 46(4): 1108-1115.
[9]	王鹤洁, 秦本源, 王媛媛, 郭玉龙, 宋鹏康, 刘亚丹, 乐宝玉, 张宁芳, 成志敏, 高鹏飞, 郭晓红, 李步高, 曹果清. DNA甲基化与去甲基化调控脂肪沉积的研究进展[J]. 《中国畜牧兽医》, 2019, 46(2): 519-525.
[10]	王文娟, 岳媛, 安磊, 田见晖. 早期胚胎DNA甲基化研究进展[J]. 《中国畜牧兽医》, 2018, 45(9): 2531-2536.
[11]	曹俊国, 魏海军, 许保增. 哺乳动物生殖细胞冷冻保存对其DNA甲基化影响的研究进展[J]. 《中国畜牧兽医》, 2017, 44(3): 819-824.
[12]	姚力丹, 祖玲玲, 马晓燕, 依明·苏来曼, 决肯·阿尼瓦什. 新疆巴什拜羊肌肉生长抑制素基因DNA甲基化与mRNA表达量分析[J]. 《中国畜牧兽医》, 2017, 44(10): 2987-2993.
[13]	粟小平, 肖宁, 罗西尔, 雷薇, 崔奎青, 石德顺, 刘庆友. 水牛MBD3基因克隆分析及其真核表达载体的构建[J]. 《中国畜牧兽医》, 2016, 43(8): 1951-1959.
[14]	郭芹芹, 范宗兴, 郝海生, 刘岩, 赵学明, 朱化彬, 杜卫华. 抽提物处理供体细胞对克隆胚胎发育的影响[J]. , 2016, 43(2): 477-486.
[15]	张恬, 张龙超, 王立刚, 王立贤. 猪脂肪沉积候选基因AOC3、PPARG1及SOD3 DNA甲基化差异研究[J]. 《中国畜牧兽医》, 2016, 43(11): 2820-2825.