O imprinting genômico, processo regulado epigeneticamente segundo o qual os genes se expressam de acordo com sua origem parental, está envolvido no crescimento e desenvolvimento placentário. Na região 11p15.5 encontram-se vários genes regulados por duas regiões controladoras de imprinting (ICR1 e ICR2), onde se encontram as regiões diferencialmente metiladas H19DMR e KvDMR1. Acredita-se que o padrão de imprinting seja dinamicamente regulado durante o desenvolvimento da placenta. Em humanos, há poucas informações sobre imprinting genômico e desenvolvimento placentário, principalmente para estágios precoces do desenvolvimento devido às dificuldades técnicas de obtenção dessas placentas. A descrição de mosaicismo do padrão de metilação restrito a placenta ou entre a placenta e o feto evidencia um perfil epigenético único deste órgão. A 5-hidroximetilação, a qual não tem um papel de silenciamento gênico, pode ser confundida com a metilação do DNA nas análises moleculares. O objetivo principal do presente estudo foi o de verificar a influência da idade gestacional (IG) no perfil de metilação do DNA das ICRs 1 e 2 em vilosidade coriônica, bem como a existência de mosaicismo do perfil de metilação intra-placentário. Neste trabalho também foi investigada a presença de hidroximetilação na KvDMR1. Foram coletadas amostras de tecido placentário, sendo 25 de vilosidades coriônicas (VC) (15 de 3° trimestre gestacional e 10 do 1° trimestre) e nove de cordão umbilical (UC) de 1° trimestre (pareadas com a VC). Quatro placentas de 3° trimestre foram analisadas em separado para o estudo de mosaicismo. O perfil de metilação do DNA das regiões foi verificado por PCR Específica para a Metilação (MS-PCR), Análise Combinada de Bissulfito e Restrição Enzimática (COBRA) e Método de Digestão Enzimática Sensível à Metilação Associada à PCR em Tempo Real (DESM-RT), além do ensaio para hidroximetilação na KvDMR1. Com os ensaios qualitativos (MS-PCR e COBRA) foi observado um perfil de metilação monoalélico, sendo que na H19DMR foi identificada a presença de CpGs diferentemente metilados. Para a H19DMR foram observadas médias de 0,43 de metilação em VC e 0,31 em UC de 1° trimestre, e de 0,41 em VC de 3° trimestre. Para a KvDMR1, foram encontradas médias de 0,47 em VC e 0,57 em UC de 1° trimestre, e de 0,41 em VC de 3° trimestre. A presença de hidroximetilação na KvDMR1 foi excluída. Não foram observadas diferenças significativas entre as médias das diferentes IGs ou entre tecidos pelos testes t e F para ambas as regiões. Não foi observada correlação positiva no perfil de metilação para H19DMR e KvDMR1 entre os tecidos. Em relação ao mosaicismo, não houve diferenças significativas no perfil de metilação entre os diferentes cotilédones amostrados numa mesma placenta. Os resultados demonstram uma discordância entre tecido embrionário (UC) e extraembrionário (VC). Apesar de não serem observadas alterações significantes nos perfis de metilação da H19DMR e KvDMR1 em diferentes IGs, as informações apresentadas são importantes para as pesquisas sobre a dinâmica do fenômeno de imprinting genômico ao longo da gestação, para os estudos de mosaicismo intraplacentário bem como o perfil epigenético da placenta em relação a outros tecidos. / Genomic imprinting, an epigenetically regulated process by which genes are expressed accordingly to their parental origin, is involved in placental growth and development. In 11p15.5 region, there are many genes regulated by two Imprinting Control Regions (ICR1 and ICR2), in which are found two Differentially Methylated Regions, H19DMR and KvDMR1, respectively. Imprinting patterns seem to be adjusted during placenta development. In humans, there is little information on genomic imprinting and placental development, especially for early stages of development due to technical difficulties in obtaining these placentas. The description of mosaicism in methylation pattern restricted to placenta or between placenta and fetus shows a unique epigenetic profile of this organ. The 5-hidroxymethylation, which has no role in gene silencing, can be confused with DNA methylation in molecular analysis. The main aim of our study was to verify the influence of gestational age (GA) in DNA methylation profile of ICRs 1 and 2 in chorionic villi, as well as the existence of intra-placental methylation profile mosaicism. The presence of hydroximethylation in the KvDMR1 was also investigated. Samples were collected from placentas, 25 from chorionic villi (CV) (15 of the 3rd gestational trimester and 10 of the 1st trimester) and nine from umbilical cord (UC) in 1st trimester (paired with the CV samples). Four 3rd trimester placentas were separately analyzed for mosaicism. DNA methylation profile was verified by Methylation Specific PCR (MS-PCR), and Combined Bisulfite Restriction Analysis (COBRA) and Methylation-Sensitive Enzyme Digestion Method associated with Real-Time PCR (DESM-RT), in addition to hydroximethylation test in the KvDMR1 region. With qualitative assays (MS-PCR and COBRA), it was observed a monoallelic methylation pattern, and, only for the H19DMR, differently methylated CpGs were observed. For the H19DMR, we observed methylation means of 0.43 in CV and 0.31 in UC of 1st trimester, and 0.41 in CV of 3rd trimester. For KvDMR1, we observed means of 0.47 in CV and 0.57 in UC of 1st trimester, and 0.41 in CV of 3rd trimester. No hydroximethylation in the KvDMR1 was observed. There were no significant differences between the means of different GAs or between tissues by F and t tests for both regions. No positive correlation was found on methylation profile for H19DMR and KvDMR1 between tissues. In relation to mosaicism, there were no significant differences in methylation profile between different cotyledons sampled in the same placenta. The results showed a discrepancy between embryonic (UC) and extra-embryonic (CV) tissues. Although it was not observed significant changes in methylation profiles of H19DMR and KvDMR1 in different GAs, the presented results are important to research on dynamics of genomic imprinting phenomenon during pregnancy, studies of intra-placental mosaicism and placenta epigenetic profile in relation to other tissues.

Epigenética é o ramo da biologia que estuda as características herdáveis não associadas a alterações na seqüência de nucleotídeos do DNA. Um dos principais processos epigenético estudados é a metilação do DNA, a qual está associada a diversos mecanismos de regulação gênica, entre eles o imprinting (marcação) genômico. Esse tipo de regulação caracteriza-se pela expressão parental específica dos loci associados e à metilação diferencial em regiões regulatórias conhecidas como centros de imprinting (ICs). Alterações desse mecanismo estão relacionadas com síndromes de hipo e hipercrescimento em humanos e animais domésticos, desenvolvimento de tumores, doenças associadas com alterações de comportamento e já foram detectadas em indivíduos concebidos por técnicas de reprodução assistida e em células-tronco embrionárias derivadas de diferentes espécies. Essas duas últimas evidenciam que genes marcados são particularmente lábeis ao estresse induzido por manipulação celular in vitro. As possíveis causas dessas epimutações não estão completamente esclarecidas. Os bovinos parecem ser um melhor modelo comparativo no estudo dessas alterações, evitando a utilização de embriões humanos. No entanto, existem poucas seqüências descritas de genes marcados nessa espécie. No presente estudo, duas regiões diferencialmente metiladas (H19DMR e KvDMR1) foram caracterizadas em bovinos em termos de elementos conservados (EC), enriquecimento de elementos repetitivos (ERs) e padrões de metilação. A análise de ECs e ERs foi realizada utilizandose os programas VISTA e RepeatMasker, respectivamente. Os padrões de metilação para ambas as DMRs foram analisados utilizando-se o ensaio de COBRA (do inglês COmbined Bisulfite Restriction Analysis) em DNA de sangue periférico e espermatozóides em amostras de animais concebidos in vivo. Também foi pesquisada a possível ocorrência de perda de imprinting em uma amostra de quatro animais clonados. A análise dos resultados indicou que os padrões de imprinting observados nas DMRs bovinas estudadas são semelhantes aos descritos para regiões homólogas em outras espécies de mamíferos. As características genômicas mostraram uma maior similaridade nas regiões analisadas entre bovinos e humanos do que entre humanos e camundongos. Não foram encontradas diferenças entre o padrão de imprinting de animais gerados naturalmente ou por transferência nuclear. Os resultados desse trabalho poderão auxiliar em futuras pesquisas de genes marcados em bovinos, além de contribuir para o melhoramento na utilização dessa espécie como modelo de comparação para desenvolvimento humano. / Epigenetics is the branch of biology which studies heritable changes in genome function that occur without a change in nucleotide sequence within the DNA. One of the most studied epigenetic process is the DNA methylation, which is associated with several gene regulation mechanisms such as genomic imprinting. This type of regulation is characterized by parental specific gene expression and differential methylation of the associated loci in regulatory sequences named imprinting centers (ICs). Alterations of this mechanism has been related to hypo and hypergrowth syndromes in humans and domestic animals, tumor development, behavior disorders, and it has also been associated with epimutations in individuals conceived by assisted reproduction (AR) techniques and stem cells derived from different species. These last two evidences are indicatives of the imprinted genes lability to in vitro cell manipulation. The possible causes of these epimutations are not completely clear. Cattle seem to be a better comparative model in the study of this epigenetic alterations, and it can avoid the use of human embryos. However, there is few description of imprinted gene sequences this species. In the present work, two differently methylated regions (H19DMR and KvDMR1) were characterized in terms of conserved elements (CEs), enrichment of repetitive elements (RE) and methylation patterns. The CEs and REs analysis was carried out using the VISTA and RepeatMasker softwares, respectively. The methylation patterns for both DMRs were analyzed by COBRA (COmbined Bisulfite Restriction Analysis) assay in DNA from peripherical blood and sperm samples of in vivo conceived animals. It also was investigated the loss of imprinting in samples of four cloned animals. The results indicated that the imprinting patterns of the studied bovine DMRs are similar to the other homologue regions in mammals. The genomic features demonstrated a bigger similarity of the analyzed regions between cattle and humans than between humans and mice. Differences between the imprinting patterns of in vivo conceived versus cloned animals were not found. The results of this work can help future studies of imprinted genes in cattle, and, in addition, can contribute for the improvements of this animal model as a comparative to the human development.

Epigenética é o ramo da biologia que estuda as características herdáveis não associadas a alterações na seqüência de nucleotídeos do DNA. Um dos principais processos epigenético estudados é a metilação do DNA, a qual está associada a diversos mecanismos de regulação gênica, entre eles o imprinting (marcação) genômico. Esse tipo de regulação caracteriza-se pela expressão parental específica dos loci associados e à metilação diferencial em regiões regulatórias conhecidas como centros de imprinting (ICs). Alterações desse mecanismo estão relacionadas com síndromes de hipo e hipercrescimento em humanos e animais domésticos, desenvolvimento de tumores, doenças associadas com alterações de comportamento e já foram detectadas em indivíduos concebidos por técnicas de reprodução assistida e em células-tronco embrionárias derivadas de diferentes espécies. Essas duas últimas evidenciam que genes marcados são particularmente lábeis ao estresse induzido por manipulação celular in vitro. As possíveis causas dessas epimutações não estão completamente esclarecidas. Os bovinos parecem ser um melhor modelo comparativo no estudo dessas alterações, evitando a utilização de embriões humanos. No entanto, existem poucas seqüências descritas de genes marcados nessa espécie. No presente estudo, duas regiões diferencialmente metiladas (H19DMR e KvDMR1) foram caracterizadas em bovinos em termos de elementos conservados (EC), enriquecimento de elementos repetitivos (ERs) e padrões de metilação. A análise de ECs e ERs foi realizada utilizandose os programas VISTA e RepeatMasker, respectivamente. Os padrões de metilação para ambas as DMRs foram analisados utilizando-se o ensaio de COBRA (do inglês COmbined Bisulfite Restriction Analysis) em DNA de sangue periférico e espermatozóides em amostras de animais concebidos in vivo. Também foi pesquisada a possível ocorrência de perda de imprinting em uma amostra de quatro animais clonados. A análise dos resultados indicou que os padrões de imprinting observados nas DMRs bovinas estudadas são semelhantes aos descritos para regiões homólogas em outras espécies de mamíferos. As características genômicas mostraram uma maior similaridade nas regiões analisadas entre bovinos e humanos do que entre humanos e camundongos. Não foram encontradas diferenças entre o padrão de imprinting de animais gerados naturalmente ou por transferência nuclear. Os resultados desse trabalho poderão auxiliar em futuras pesquisas de genes marcados em bovinos, além de contribuir para o melhoramento na utilização dessa espécie como modelo de comparação para desenvolvimento humano. / Epigenetics is the branch of biology which studies heritable changes in genome function that occur without a change in nucleotide sequence within the DNA. One of the most studied epigenetic process is the DNA methylation, which is associated with several gene regulation mechanisms such as genomic imprinting. This type of regulation is characterized by parental specific gene expression and differential methylation of the associated loci in regulatory sequences named imprinting centers (ICs). Alterations of this mechanism has been related to hypo and hypergrowth syndromes in humans and domestic animals, tumor development, behavior disorders, and it has also been associated with epimutations in individuals conceived by assisted reproduction (AR) techniques and stem cells derived from different species. These last two evidences are indicatives of the imprinted genes lability to in vitro cell manipulation. The possible causes of these epimutations are not completely clear. Cattle seem to be a better comparative model in the study of this epigenetic alterations, and it can avoid the use of human embryos. However, there is few description of imprinted gene sequences this species. In the present work, two differently methylated regions (H19DMR and KvDMR1) were characterized in terms of conserved elements (CEs), enrichment of repetitive elements (RE) and methylation patterns. The CEs and REs analysis was carried out using the VISTA and RepeatMasker softwares, respectively. The methylation patterns for both DMRs were analyzed by COBRA (COmbined Bisulfite Restriction Analysis) assay in DNA from peripherical blood and sperm samples of in vivo conceived animals. It also was investigated the loss of imprinting in samples of four cloned animals. The results indicated that the imprinting patterns of the studied bovine DMRs are similar to the other homologue regions in mammals. The genomic features demonstrated a bigger similarity of the analyzed regions between cattle and humans than between humans and mice. Differences between the imprinting patterns of in vivo conceived versus cloned animals were not found. The results of this work can help future studies of imprinted genes in cattle, and, in addition, can contribute for the improvements of this animal model as a comparative to the human development.

O imprinting genômico, processo regulado epigeneticamente segundo o qual os genes se expressam de acordo com sua origem parental, está envolvido no crescimento e desenvolvimento placentário. Na região 11p15.5 encontram-se vários genes regulados por duas regiões controladoras de imprinting (ICR1 e ICR2), onde se encontram as regiões diferencialmente metiladas H19DMR e KvDMR1. Acredita-se que o padrão de imprinting seja dinamicamente regulado durante o desenvolvimento da placenta. Em humanos, há poucas informações sobre imprinting genômico e desenvolvimento placentário, principalmente para estágios precoces do desenvolvimento devido às dificuldades técnicas de obtenção dessas placentas. A descrição de mosaicismo do padrão de metilação restrito a placenta ou entre a placenta e o feto evidencia um perfil epigenético único deste órgão. A 5-hidroximetilação, a qual não tem um papel de silenciamento gênico, pode ser confundida com a metilação do DNA nas análises moleculares. O objetivo principal do presente estudo foi o de verificar a influência da idade gestacional (IG) no perfil de metilação do DNA das ICRs 1 e 2 em vilosidade coriônica, bem como a existência de mosaicismo do perfil de metilação intra-placentário. Neste trabalho também foi investigada a presença de hidroximetilação na KvDMR1. Foram coletadas amostras de tecido placentário, sendo 25 de vilosidades coriônicas (VC) (15 de 3° trimestre gestacional e 10 do 1° trimestre) e nove de cordão umbilical (UC) de 1° trimestre (pareadas com a VC). Quatro placentas de 3° trimestre foram analisadas em separado para o estudo de mosaicismo. O perfil de metilação do DNA das regiões foi verificado por PCR Específica para a Metilação (MS-PCR), Análise Combinada de Bissulfito e Restrição Enzimática (COBRA) e Método de Digestão Enzimática Sensível à Metilação Associada à PCR em Tempo Real (DESM-RT), além do ensaio para hidroximetilação na KvDMR1. Com os ensaios qualitativos (MS-PCR e COBRA) foi observado um perfil de metilação monoalélico, sendo que na H19DMR foi identificada a presença de CpGs diferentemente metilados. Para a H19DMR foram observadas médias de 0,43 de metilação em VC e 0,31 em UC de 1° trimestre, e de 0,41 em VC de 3° trimestre. Para a KvDMR1, foram encontradas médias de 0,47 em VC e 0,57 em UC de 1° trimestre, e de 0,41 em VC de 3° trimestre. A presença de hidroximetilação na KvDMR1 foi excluída. Não foram observadas diferenças significativas entre as médias das diferentes IGs ou entre tecidos pelos testes t e F para ambas as regiões. Não foi observada correlação positiva no perfil de metilação para H19DMR e KvDMR1 entre os tecidos. Em relação ao mosaicismo, não houve diferenças significativas no perfil de metilação entre os diferentes cotilédones amostrados numa mesma placenta. Os resultados demonstram uma discordância entre tecido embrionário (UC) e extraembrionário (VC). Apesar de não serem observadas alterações significantes nos perfis de metilação da H19DMR e KvDMR1 em diferentes IGs, as informações apresentadas são importantes para as pesquisas sobre a dinâmica do fenômeno de imprinting genômico ao longo da gestação, para os estudos de mosaicismo intraplacentário bem como o perfil epigenético da placenta em relação a outros tecidos. / Genomic imprinting, an epigenetically regulated process by which genes are expressed accordingly to their parental origin, is involved in placental growth and development. In 11p15.5 region, there are many genes regulated by two Imprinting Control Regions (ICR1 and ICR2), in which are found two Differentially Methylated Regions, H19DMR and KvDMR1, respectively. Imprinting patterns seem to be adjusted during placenta development. In humans, there is little information on genomic imprinting and placental development, especially for early stages of development due to technical difficulties in obtaining these placentas. The description of mosaicism in methylation pattern restricted to placenta or between placenta and fetus shows a unique epigenetic profile of this organ. The 5-hidroxymethylation, which has no role in gene silencing, can be confused with DNA methylation in molecular analysis. The main aim of our study was to verify the influence of gestational age (GA) in DNA methylation profile of ICRs 1 and 2 in chorionic villi, as well as the existence of intra-placental methylation profile mosaicism. The presence of hydroximethylation in the KvDMR1 was also investigated. Samples were collected from placentas, 25 from chorionic villi (CV) (15 of the 3rd gestational trimester and 10 of the 1st trimester) and nine from umbilical cord (UC) in 1st trimester (paired with the CV samples). Four 3rd trimester placentas were separately analyzed for mosaicism. DNA methylation profile was verified by Methylation Specific PCR (MS-PCR), and Combined Bisulfite Restriction Analysis (COBRA) and Methylation-Sensitive Enzyme Digestion Method associated with Real-Time PCR (DESM-RT), in addition to hydroximethylation test in the KvDMR1 region. With qualitative assays (MS-PCR and COBRA), it was observed a monoallelic methylation pattern, and, only for the H19DMR, differently methylated CpGs were observed. For the H19DMR, we observed methylation means of 0.43 in CV and 0.31 in UC of 1st trimester, and 0.41 in CV of 3rd trimester. For KvDMR1, we observed means of 0.47 in CV and 0.57 in UC of 1st trimester, and 0.41 in CV of 3rd trimester. No hydroximethylation in the KvDMR1 was observed. There were no significant differences between the means of different GAs or between tissues by F and t tests for both regions. No positive correlation was found on methylation profile for H19DMR and KvDMR1 between tissues. In relation to mosaicism, there were no significant differences in methylation profile between different cotyledons sampled in the same placenta. The results showed a discrepancy between embryonic (UC) and extra-embryonic (CV) tissues. Although it was not observed significant changes in methylation profiles of H19DMR and KvDMR1 in different GAs, the presented results are important to research on dynamics of genomic imprinting phenomenon during pregnancy, studies of intra-placental mosaicism and placenta epigenetic profile in relation to other tissues.