人类破骨细胞分化过程中全基因组DNA甲基化重塑及其与破骨细胞基因表达调控的关系

《Epigenetics & Chromatin》：Genome-wide methylation analysis reveals epigenetic remodelling during osteoclastogenesis

摘要

背景

破骨细胞由造血前体细胞分化而来，对于骨重塑和骨稳态至关重要。尽管调控破骨细胞生成的转录程序已被充分阐明，但DNA甲基化在人类破骨细胞分化中的贡献仍未得到充分表征。本研究调查了人类破骨细胞分化过程中全基因组DNA甲基化变化及其与破骨细胞特异性基因表达的关系。

结果

本研究使用Illumina Infinium MethylationEPIC（850k）芯片进行全基因组DNA甲基化分析，以比较体外通过核因子κB受体活化因子配体（RANKL）和巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）诱导分化的破骨细胞与其源自外周血单个核细胞（PBMCs）的前体细胞。破骨细胞生成与甲基化组的广泛重塑相关。采用|Δβ| > 0.2和FDR < 0.05的阈值，我们在PBMC来源的前体细胞与破骨细胞之间鉴定出9,006个差异甲基化CpG位点（包括8,366个低甲基化和640个高甲基化位点）以及1,526个差异甲基化区域（DMRs）。我们将匹配样本的RNA-seq数据与差异甲基化分析结果进行整合，以表征DNA甲基化与转录调控之间的关系。几个关键破骨细胞基因，包括CTSK、OCSTAMP、DCSTAMP和ATP6V0D2，表现出启动子/调控区甲基化与基因表达变化的协调一致性，这与它们在破骨细胞成熟和骨吸收中的作用相符。基序富集分析在低甲基化区域中鉴定出与PU.1（SPI1）、SPI-C和MYC相关的序列，提示这些转录因子可能有助于破骨细胞特异性调控程序的建立。

结论

综上所述，这些发现提供了人类破骨细胞分化过程中DNA甲基化重塑的全基因组视角，并鉴定了与破骨细胞基因激活相关的表观遗传特征。