Global analysis of DNA methylation changes during experimented lingual carcinogenesis

doi:10.7518/hxkq.2024.2023416

Abstract

Abstract:

Objective This study aims to assess the role of DNA methylation changes in tongue cancer through a comprehensive analysis of global DNA methylation alterations during experimental lingual carcinogenesis. Methods C57BL/6J mice were subjected to 16-week oral administration of 4-nitroquinoline-1-oxide (4NQO, 50 mg/L). Lingual mucosa samples, being representative of normal tissue (week 0) and early (week 12) and advanced (week 28) tumorigenesis, were harvested for microarray and methylated DNA immunoprecipitation sequencing (MeDIP-Seq). The mRNA and promoter methylation of transforming growth factor-beta-signaling protein 1 (SMAD1) were evaluated with real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction and Massarray in human lingual mucosa and tongue cancer cell lines. Results The cytosine guanine island (CGI) methylation level observed at 28 weeks surpassed that of both 12 weeks and 0 weeks. The promoter methylation level at 12 weeks exceeded that at 0 weeks. Notably, 208 differentially expressed genes were negatively correlated to differential methylation in promoters among 0, 12, and 28 weeks. The mRNA of SMAD1 was upregulated, concurrent with a decrease in promoter methylation levels in cell lines compared to normal mucosa. Conclusion DNA methylation changed during lingual carcinogenesis. Overexpression of SMAD1 was correlated to promoter hypomethylation in tongue cancer cell lines.

Key words: tongue cancer, pathogenesis, methylation, animal model, methylated DNA immunoprecipitation sequencing, differentially expressed genes

CLC Number:

R739.86

Liu Hua, Yue Wanyuan, Shao Shuai, Sun Jiaping, Yang Ying, Dai Xiaoming. Global analysis of DNA methylation changes during experimented lingual carcinogenesis[J]. West China Journal of Stomatology, 2024, 42(3): 319-328.

Figures/Tables 10

Fig 1

Fig 2

Fig 3

Fig 4

Fig 5

Fig 6

Tab 1

208 differentially expressed genes were negatively correlated to differential methylation in promoters among lingual mucosae of mice fed at the 0， 12 and 28 weeks

序号	12周对比0周		28周对比0周		28周对比12周
序号	上调基因	下调基因	上调基因	下调基因	上调基因	下调基因
1	Cul4a（-3.4/0.049）	Ghrl（1.6/0.049）	Oip5（-5.8/0.049）	Trim34a（3/0.04）	Rbbp4（-4.8/0.047）	Trim34a（2.8/0.03）
2	Ppie（-8.4/0.048）	Rhox8（2.3/0.044）	Rcn2（-11.2/0.048）	Ddx26b（2.8/0.009）	Pla2g7（-3.9/0.047）	Dmbt1（19.9/0.03）
3	Olfr533（-3.1/0.048）	Kcnd3（4.5/0.03）	Gpc4（-4.2/0.048）	Tmem143（49.8/0.001）	Cwh43（-47.8/0.046）	F5（2.8/0.03）
4	Baz1a（-10.9/0.047）	Lig1（1.5/0.04）	Sgk2（-25/0.047）		Olfr312（-14/0.044）	Nipal3（5.9/0.027）
5	Cyhr1（-100/0.045）	Mapt（29/0.04）	Tbp（-5.2/0.046）		Sprr2j-ps（-4.8/0.04）	Akap6（2.1/0.018）
6	Rnf181（-4.3/0.044）	Gal3st2（4.4/0.04）	Elovl1（-33.7/0.018）		Mcm8（-12.8/0.04）
7	Hist1h2aa（-5.2/0.044）	Tbc1d12（4/0.03）	Tiparp（-10.2/0.044）		Ifitm1（-21.7/0.04）
8	Gcc1（-2.0/0.043）	Rabgap1（9/0.03）	Cenpm（-100/0.043）		Hist1h3g（-100/0.04）
9	Lrba（-2.7/0.041）	Vmn2r88（20.8/0.027）	Ube2c（-4.9/0.043）		Gpatch4（-13/0.034）
10	Heph（-4.1/0.039）	Mirg（4/0.027）	Rpa3（-12.1/0.043）		Tmprss11g（-8.2/0.034）
11	Gm7120（-1.7/0.038）	Fndc5（1.9/0.025）	Psmc6（-100/0.043）		Fam213a（-100/0.034）
12	Ikbkg（-17.5/0.013）	Gm10487（3.1/0.02）	Ranbp6（-100/0.042）		Spp1（-6.4/0.034）
13	Dsc3（-1.8/0.032）	1700047M11Rik（6.6/0.018）	Hip1r（-100/0.042）		Cxcl13（-38.9/0.033）
14	2810403A07Rik（-5.9/0.032）	Fgf17（2.6/0.015）	Golga7（-100/0.02）		Alg10b（-53.4/0.033）
15	Taf1b（-11.8/0.031）	Lsm6（3.7/0.01）	Hist1h3g（-100/0.038）		Ska1（-2.5/0.02）
16	Cdc40（-41/0.03）	Ciita（6.4/0.009）	Ifitm1（-27/0.006）		Snord116（-2.9/0.02）
17	Zfand1（-100/0.029）	Cdh2（8.9/0.001）	Gnal（-100/0.032）		Npm1（-53/0.019）
18	Pknox1（-10/0.026）		Acot10（-49.5/0.035）		Mrpl47（-12/0.019）
19	Phkb（-10.6/0.026）		Vprbp（-41.7/0.035）		Nhlrc3（-17.6/0.019）
20	Slc26a6（-100/0.025）		Tuba1c（-51.8/0.034）		Lpin2（-7.3/0.016）
21	Gria3（-2.1/0.022）		Ap1ar（-16.5/0.033）		Sult1b1（-54.5/0.015）
22	Ufd1l（-4.6/0.022）		Gm21944（-14/0.033）		Ip6k3（-100/0.014）
23	Wipf1（-7.7/0.021）		Cdk7（-100/0.032）		Gmnn（-3.3/0.014）
24	Trim2（-4.6/0.017）		Ttc9（-11.6/0.032）		Rnu12（-16/0.011）
25	Atad3a（-41.9/0.011）		Atxn3（-100/0.027）		Fcf1（-7.2/0.01）
26	Mkl2（-10.2/0.01）		Prkrir（-100/0.026）		Bok（-100/0.01）
27	Zfp808（-4.2/0.009）		Il19（-8.6/0.026）		Tekt1（-14.3/0.009）
28	Gpr39（-17.2/0.008）		Ube2j1（-100/0.025）		4932412D23Rik（-100/0.008）
29	Zfp759（-4.3/0.006）		Sdcbp2（-100/0.024）		Gal3st2（-100/0.007）
30	Tgm7（-5.3/0.006）		Pdpk1（-4.4/0.024）		Gm14326（-6.3/0.007）
31	Ptprb（-3.7/0.004）		Mcm8（-12.3/0.024）		Stfa1（-15/0.007）
32	Pibf1（-7.2/0.002）		Myo1b（-35.3/0.022）		Gm5878（-8.7/0.005）
33	Wdr54（-4.1/0.002）		Cyhr1（-6.6/0.021）		Gm3285（-100/0.005）
34	Tubgcp5（-52.8/0.002）		Glrx（-25/0.021）		Cd80（-20/0.004）
35	Farsa（-12.6/0.05）		2810403A07Rik（-13.6/0.021）		Fzd3（-9.7/0.003）
36	Golga5（-5.1/0.05）		Vstm5（-100/0.021）		Wdr91（-25.6/0.003）
37	Gsdmc（-2.8/0.05）		Kif2c（-31/0.02）		Ifi202b（-34/0.002）
38	Rbl1（-32.7/0.04）		Dsg3（-34/0.019）		Fam81a（-7.5/0.002）
39	Map3k3（-100/0.04）		Eogt（-100/0.019）		A630089N07Rik（-100/0.001）
40	Gm14920（-2.8/0.04）		Tmem242（-100/0.018）		Mmp3（-10.6/0.001）
41	Tyk2（-16.3/0.04）		Mapk9（-100/0.017）		Ptar1（-100/0.001）
42	Ror1（-2.5/0.04）		Mars2（-17/0.017）		Mybl2（-16/0.001）
43	Esd（-3/0.04）		Klrc1（-100/0.015）		Atp2b2（-100/0.001）
44	Ccpg1（-4.2/0.04）		Snx24（-100/0.015）
45	2510003E04Rik（-8.5/0.03）		Sowahc（-13.3/0.013）
46	Tspan32（-2.5/0.03）		Gcc1（-5.9/0.012）
47	Pawr（-6.8/0.03）		Ikzf5（-3.9/0.011）
48	Atp8b1（-8.8/0.03）		Slc26a3（-10.9/0.011）
49	Tiam1（-1.9/0.03）		Vps35（-100/0.01）
50	Igtp（-4/0.028）		Sp8（-22.9/0.01）
51	Suv39h2（-8.9/0.027）		Strbp（-5.7/0.009）
52	Pabpc4（-1.8/0.026）		Steap4（-100/0.009）
53	Elovl1（-2/0.024）		Smad1（-5.4/0.009）
54	Mageh1（-4.9/0.021）		Thbs1（-5/0.008）
55	Ywhag（-9/0.021）		Lrba（-7.2/0.007）
56	Nhsl1（-4.9/0.02）		Slc2a1（-47.9/0.006）
57	Gfod1（-11.9/0.018）		Trmt61b（-100/0.006）
58	Ppp1r13l（-15.1/0.016）		Camk2a（-7.9/0.005）
59	Ube2d3（-4.9/0.014）		Tubgcp5（-6.2/0.005）
60	Tomm40（-100/0.014）		Crhr1（-13.5/0.002）
61	Net1（-21.3/0.014）		Olfr920（-100/0.002）
62	Ispd（-5.9/0.013）		Rassf3（-6.3/0.001）
63	Fuca2（-4.1/0.013）		Scoc（-100/0.001）
64	Idi2（-2.4/0.012）		Trim2（-54/0.001）
65	Nid1（-12.4/0.011）		Smad4（-100/0.001）
66	Tnpo1（-4.7/0.008）		Tnfaip6（-100/0）
67	Ap3s1（-5.8/0.006）
68	Fcrl5（-4.1/0.006）
69	Cav1（-37.9/0.006）
70	Eif4a2（-7.6/0.004）
71	Thpo（-40.8/0.002）
72	Ddx60（-100/0.002）
73	Serpinb12（-46/0.002）
74	F3（-3/0.001）

Tab 1

Fig 7

Fig 8

Fig 9

References 25

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