HINTERGRUND: Während der Spermatogenese werden die Histone zu 85% durch Protamine ausgetauscht. Es wird angenommen, dass die verbleibenden Histone essentielle Markierungen für die Ausbildung von epigenetischen Informationen im Nachwuchs tragen. Epigenetische Abnormalitäten können im männlichen Genom zu Fehlern nach der Fertilisierung führen. Das Ziel dieser Studie war, das Expressionsmuster von H3K9ac in der Spermatogenese von fertilen und infertilen Männern zu analysieren und das Bindungsmuster an ausgewählte Gene in Ejakulat zu untersuchen. Zusätzlich sollte die Interaktion des BRDT-Gens mit verschieden modifizierten Histonen in Spermien analysiert werden, da angenommen wird, dass Histon-Varianten in die Expression oder Repression von Genen nach der Fertilisierung involviert sind. Des Weiteren wurde das mRNA-Expressionslevel von BRDT untersucht, um Zusammenhänge zwischen epigenetischen Veränderungen, mRNA-Expression und Infertilität aufzudecken.METHODEN: Hodenbiopsien mit normaler und fehlerhafter Spermatogenese, sowie Ejakulate von fertilen und infertilen Männern wurden für Immunhistochemie mit einem H3K9ac-Antikörper verwendet. Des Weiteren wurde Chromatin Immunpräzipitation (ChIP) mit Spermien-DNA von fertilen und infertilen Männern, sowie HeLa-Zellen und Prostata-Gewebe als Kontrollen durchgeführt, unter Benutzung von Antikörpern gegen spezifisch acetylierte und methylierte Histone H3. Anschließend wurde die Assoziation von BRDT und anderen ausgewählten Genen mittels semiquantitativer und real time PCR analysiert. Das BRDT-mRNA-Level wurde mit real time Reverse Transkriptase-PCR untersucht.ERGEBNISSE: Immunhistochemie von H3K9ac zeigte positive Signale in Hodenbiopsien in Spermatogonien A/B, präleptotänen, leptotänen, zygotänen und pachytänen Spermatozyten, runden/elongierten Spermatiden (Stadium III-IV) und reifen Spermien von fertilen und infertilen Männern. H3K9ac war mit Genpromotoren (CRAT, G6PD, MCF2L), Exons (SOX2, GAPDH, STK11IP, FLNA, PLXNA3, SH3GLB2, CTSD) und intergenischen Regionen (TH) in fertilen Männern assoziiert und wies Unterschiede im Verteilungsmuster in HeLa-Zellen, Prostata-Gewebe und Spermien von infertilen Männern auf. Zusätzlich demonstrierten ChIP-Experimente die Kolokalisierung von acetylierten und methylierten Histonen in den Promotor- und Exonregionen des BRDT-Gens in fertilen Männern. Interessanterweise konnte tendenziell eine reduzierte Bindung der untersuchten Histonmodifikationen in dem BRDT-Promotor bei Spermien infertiler Patienten beobachtet werden. Signifikante Unterschiede im mRNA-Expressionslevel von BRDT ließen sich zwischen einer Gruppe von fertilen Spendern und einer Gruppe infertiler Patienten nachweisen. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Das Vorhandensein von H3K9ac in männlichen Keimzellen lässt auf eine wichtige Rolle für die Spermienentwicklung schließen. Des Weiteren ist H3K9ac mit verschiedenen Genregionen im Spermiengenom assoziiert, was auf eine Funktion als epigenetische Markierung schließen lässt, die in den Embryo übertragen werden könnte und somit die Gene beeinflussen würde, die zuerst nach der Fertilisierung transkribiert werden. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die epigenetische H3K9ac-Markierung an bestimmten Genen in infertilen Männern verändert ist. Zudem zeigen diese Daten, dass BRDT eine bedeutende Funktion für die Spermienentwicklung, Fertilisierung und eventuell die frühe Embryonalentwicklung haben könnte, da Spermien bedeutende Mengen an BRDT-mRNA besitzen und der Promotor und die kodierende Region des BRDT-Gens mit modifizierten Histonen assoziiert ist, die als epigenetische Markierungen dienen könnten.
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