精子のDNAメチル化の特徴に関する新しい洞察：安定性と特異性

精子DNAメチローム全体に関するデータは2人の精子ドナーに限定されていますが、多くの被験者を扱う研究は、少数の遺伝子にのみ焦点を当てているか、低解像度アレイに基づいていました。これは、通常の精子DNAメチロームと考えることができるもの、および異なる球体透過性の個体の間で安定しているかどうかについての情報がまだ欠落していることを意味します。正常拡張障害男性のDNAメチル化プロファイルの定義、個人間変動性の実体、および同じ主題における品質補助精子下亜集団のエピジェネティックな特性（個人内変動）は、病理学的状態のより良い理解に関連しています。これらの質問に、高解像度のインフィニウム450Kメチル化アレイを使用して、体細胞および癌細胞と正常な精子DNAメチロームを比較しました。このような多数のCPG（n = 487,517）についてこれまでに考慮された最大数の被験者（n = 8）に基づいた私たちの研究は、i）正常拡張障害被験者の間で高度に保存されたDNAメチル化プロファイルを明確にしました。ii）同じ個人のさまざまな品質配分された精子集団における安定した精子DNAメチル化パターン。後者の発見は、異なる品質の分割精子の亜集団が構造的特徴、代謝、およびゲノムプロファイルの違いを示していると考えると、特に関連性があります。私たちは、精子の亜集団の質に関係なく、正常拡張障害の男性のDNAメチル化が非常に均一なままであることを初めて実証します。さらに、我々の分析は、体細胞および癌細胞に関する独特の特徴を含む、精子DNAメチロームに関する確認と新規の両方のデータを提供しました。高偏光精子DNAメチル化プロファイル、過剰メチル化遺伝子座とヒストン濃縮性低メチル化遺伝子座と胚発生の関連性の明確なゲノムおよび機能的組織についての私たちの説明は、今では低メチル化ピルナリンク遺伝子にも拡大し、将来の基礎と臨床研究の基礎を提供します。

Data about the entire sperm DNA methylome are limited to two sperm donors whereas studies dealing with a greater number of subjects focused only on a few genes or were based on low resolution arrays. This implies that information about what we can consider as a normal sperm DNA methylome and whether it is stable among different normozoospermic individuals is still missing. The definition of the DNA methylation profile of normozoospermic men, the entity of inter-individual variability and the epigenetic characterization of quality-fractioned sperm subpopulations in the same subject (intra-individual variability) are relevant for a better understanding of pathological conditions. We addressed these questions by using the high resolution Infinium 450K methylation array and compared normal sperm DNA methylomes against somatic and cancer cells. Our study, based on the largest number of subjects (n = 8) ever considered for such a large number of CpGs (n = 487,517), provided clear evidence for i) a highly conserved DNA methylation profile among normozoospermic subjects; ii) a stable sperm DNA methylation pattern in different quality-fractioned sperm populations of the same individual. The latter finding is particularly relevant if we consider that different quality fractioned sperm subpopulations show differences in their structural features, metabolic and genomic profiles. We demonstrate, for the first time, that DNA methylation in normozoospermic men remains highly uniform regardless the quality of sperm subpopulations. In addition, our analysis provided both confirmatory and novel data concerning the sperm DNA methylome, including its peculiar features in respect to somatic and cancer cells. Our description about a highly polarized sperm DNA methylation profile, the clearly distinct genomic and functional organization of hypo- versus hypermethylated loci as well as the association of histone-enriched hypomethylated loci with embryonic development, which we now extended also to hypomethylated piRNAs-linked genes, provides solid basis for future basic and clinical research.