To understand the epigenetic alterations caused by an atherogenic diet (AD), the DNA methylation status in AD-fed C57BL/6J obese mice was monitored. Resveratrol (RV) and quercetin (QC), relieving physiological abnormalities when treated with AD, were treated with AD (AD+RV or AD+QC) to investigate their effect on epigenetic status.
Global DNA methylation levels were measured by 5-methylcytosine (5-MeC) dot-blot analysis. It was revealed that the total amount of 5-MeC genomic contents increased in AD-fed mice compared to those in ND-fed mice. The global DNA methylation levels of AD+RV-fed mice and AD+QC-fed mice were even higher than that of AD-fed mice. In order to characterize the DNA hypermethylation induced by AD, AD+RV and AD+QC, the methylation patterns of repetitive DNA elements and the promoter regions of genes related to lipid metabolism were investigated. The methylation status of repetitive DNA elements was analyzed by McrBC-qPCR analysis. The data indicated that some of the repetitive DNA elements were hypermethylated after treated with AD, AD+RV and AD+QC.
Differences in the expression of lipid metabolism-related genes induced by AD, AD+RV and AD+QC were evaluated by quantitative real-time RT-PCR. The epigenetic effects of DNA methylation on lipid metabolism-related gene expressions were investigated by analyzing the DNA methylation levels of CpG islands in the promoter regions of these genes by methylation-specific PCR and bisulfite sequencing. It was evident that the methylation status of lipid metabolism-related genes was well-maintained.
Taken together, these results indicate that the global DNA hypermethylation induced by AD, AD+RV and AD+QC intake is mainly due to the hypermethylation of repetitive DNA elements, rather than in lipid metabolism-related genes. DNA methylation changes alone cannot explain the expression changes of genes related to lipid metabolism.
이번 연구에서는 아테롬성동맥경화유발식이에 의해 유도되는 후생유전학적 변화를 조사하기 위해서 C57BL/6J 생쥐에 아테롬성동맥경화유발식이를 먹인 후 DNA 메틸화 상태를 조사하였다. 아테롬성동맥경화유발식이와 함께 섭취하였을 때 생리학적 변화를 완화시키는 resveratrol 및quercetin의 후생유전학적 변화 유도 여부를 확인하기 위해서 이들 또한 함께 연구하였다.
전반적인 DNA 메틸화 정도를 확인하기 위해서 5-MeC dot-blot 분석을 수행하였다. 그 결과, 아테롬성동맥경화유발식이를 섭취한 생쥐의 5-MeC 양이 일반사료를 먹인 생쥐에 비해 많다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, resveratrol 또는 quercetin을 아테롬성동맥경화유발식이에 첨가해 먹였을 경우에는 아테롬성동맥경화유발식이만 먹였을 경우보다 전반적 DNA 메틸화 정도가 보다 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 DNA 과메틸화가 나타나는 이유를 알아보기 위해서 반복성 DNA 및 지방대사 관련 유전자들의 promoter 지역의 메틸화 패턴을 확인해 보았다. McrBc-qPCR 방법을 통해서 반복성 DNA의 메틸화 패턴을 확인해 본 결과, 아테롬성동맥경화유발식이 및 resveratrol 또는 quercetin이 첨가된 아테롬성동맥경화유발식이를 섭취했을 때 과메틸화가 진행이 되었음을 알 수 있었다.
아테롬성동맥경화유발식이 및 resveratrol 및 quercetin이 첨가된 아테롬성동맥경화유발식이를 먹인 생쥐의 지방대사 관련 유전자들의 발현 변화를 조사하기 위해서 정량적 실시간 RT-PCR 수행하였다. 이를 통해 조사된 발현량에 변화가 있는 유전자들의 promoter 지역에 존재하는 CpG island의 메틸화 정도를 메틸화 특이적 PCR 및 bisulfite sequencing을 통해 확인해 본 결과, 메틸화 정도는 크게 변화하지 않았음을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 아테롬성동맥경화유발식이 또는 resveratrol 또는 quercetin이 첨가된 아테롬성동맥경화유발식이를 먹인 생쥐에서 나타난 전반적인 DNA 과메틸화는 지방대사 관련 유전자의 메틸화 변화가 아닌, 반복성 DNA의 과메틸화에서 기인하였음을 알 수 있었다.
