Ganzgenom-Methylierungsanalyse im ICF-Syndrom: Hypomethylierung von nicht-satellitären DNA-Wiederholungen D4Z4 und NBL2

Das ICF-Syndrom (Immundefizienz, zentromerische Instabilität und Gesichtsabnormalitäten) ist eine seltene rezessive Erkrankung, die durch Immundefizienz, außergewöhnliche Instabilität bestimmter Heterochromatinregionen und Mutationen im Gen kodierend für DNA-Methyltransferase 3B gekennzeichnet ist. Bei diesem Syndrom sind die Chromosomen 1 und 16 in ihrem zentromer-anhängigen (juxtazentromerischen) Heterochromatin demethylisiert, genau die Regionen, die in mitogenen behandelten ICF-Lymphozyten und B-Zell-Linien hochgradig instabil sind. Wir untersuchten die Methylierungsanomalien in CpG-Inseln von B-Zell-Linien aus vier ICF-Patienten und deren nicht betroffenen Eltern. Genomische DNA, die mit einem CpG-Methylierung-sensitiven Restriktionsenzym verdaut wurde, wurde einer zweidimensionalen Gelelektrophorese unterzogen. Die meisten der Restriktionsfragmente waren in den Verdauten der Patienten und Kontrollen identisch, was darauf hinweist, dass die Methylierungsanomalie im ICF auf einen kleinen Teil des Genoms beschränkt ist. Dennoch zeigten die ICF-DNA-Verdauten deutlich Multikopie-Fragmente, die in den Kontrollen fehlten. Wir klonierten und sequenzierten mehrere der betroffenen DNA-Fragmente und fanden heraus, dass die nicht-satellitären Wiederholungen D4Z4 und NBL2 in allen vier Patienten stark hypomethylisiert waren, verglichen mit ihren nicht betroffenen Eltern. Der hohe Grad an Methylierung von D4Z4, den wir in normalen Zellen beobachteten, könnte mit der postulierten Rolle dieser DNA-Wiederholung in der Positionseffekt-Variabilität bei facio-scapulo-humeraler Muskel­dystrophie zusammenhängen und könnte auch mit abnormer Genexpression im ICF in Zusammenhang stehen. Darüber hinaus deutet unser Ergebnis einer konsistenten Hypomethylierung und Überexpression von NBL2-Wiederholungen in ICF-Proben auf eine Störung der methylierungsregulierten Expression dieser Sequenz im ICF-Syndrom hin.