Identification of chromosomal rearrangements in chicken erytroblastoid cell line HD3 by Hi-C and FISH approaches

Abstract

Известно, что в культурах иммортализованных клеток человека и животных со временем возникают изменения кариотипа. Перестройки хромосом могут существенно влиять на характер экспрессии генов в клеточных линиях и, в некоторых случаях, затрудняют использование клеточной линии в качестве модели для изучения биологических процессов. Линия эритробластов курицы HD3 используется как модельный объект в исследованиях эритроидной дифференцировки у птиц in vitro и регуляции связанных с ней генов. Однако данные о структуре кариотипа в клетках линии HD3 отсутствуют. Таким образом, целью нашей работы было выявление хромосомных перестроек в линии HD3 при помощи метода полногеномного захвата конформации хромосом Hi-C и их верификация методом флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). В результате были обнаружены 26 крупномасштабных межхромосомных транслокаций свыше 200 т.п.н., 11 мелких межхромосомных транслокаций и 18 внутрихромосомных перестроек. Медианное количество хромосом в кариотипе линии HD3 составляет 55, тогда как диплоидный набор в соматических клетках курицы составляет 78 хромосом. Таким образом, наблюдается существенное изменение кариотипа линии HD3, являющееся, в основном, следствием межхромосомных транслокаций. Тем не менее, большая часть генов, отвечающих за процесс эритроидной дифференцировки, не были затронуты выявленными перестройками, за исключением гена бета-глобина, который попал в район делеции на одном гомологе хромосомы 1. Метод Hi-C показал высокую эффективность в выявлении хромосомных перестроек у видов с большим числом микрохромосом.

It is known that immortalized cell cultures of humans and animals undergo changes in their karyotype over time. Chromosome rearrangements can significantly affect the expression of genes in cell lines and, in some cases, make it difficult to use them as a model for studying biological processes. The chicken erythroblast line HD3 is used as a model object in studies of erythroid differentiation in birds in vitro and the regulation of related genes. However, there is no data on the karyotype structure in HD3 cells. Therefore, the aim of our work was to identify chromosomal rearrangements in the HD3 cell line using the high-throughput chromosome conformation capture Hi-C technique and fluorescent in situ hybridization (FISH) for verification. As a result, 26 large-scale interchromosomal translocations over 200 kb, 11 small interchromosomal translocations, and 18 intrachromosomal rearrangements were detected. The median number of chromosomes in the HD3 karyotype is 55, while the diploid set in chicken somatic cells is 78 chromosomes. Thus, significant changes in the HD3 karyotype were mainly caused by interchromosomal translocations. However, most of the genes responsible for the erythroid differentiation process were not affected by the detected rearrangements, except for the beta-globin gene, which was located in the deletion region on one homologue of chromosome 1. The Hi-C method showed high efficiency in detecting chromosomal rearrangements in species with a large number of microchromosomes.