Background: Sperm growth and maturation are correlated with the expression levels of Leucine-rich repeat and WD repeat-containing protein 1 (LRWD1), a widely expressed protein in the human testicles. The decrease in LRWD1 cellular level was linked to the reduction in cell growth and mitosis and the rise in cell microtubule atrophy rates. Since DNA methylation has a major regulatory role in gene expression, this study aimed at exploring the effect of the modulation of DNA methylation on LRWD1 expression levels.
Results: The results revealed the presence of a CpG island up of 298 bps (- 253 ~ + 45) upon LRWD1 promoter in NT2/D1 cells. The hypermethylation of the LRWD1 promoter was linked to a reduction in the transcription activity in NT2/D1 cells, as indicated by luciferase reporter assay. The methylation activator, floxuridine, confirmed the decrease in the LRWD1 promoter transcriptional activity. On the other hand, 5-Aza-2'-deoxycytidine (5-Aza-dc, methylation inhibitor), significantly augmented LRWD1 promoter activity and the expression levels of mRNA and proteins. Furthermore, DNA methylation status of LRWD1 promoter in human sperm genomic DNA samples was analyzed. The results indicated that methylation of LRWD1 promoter was correlated to sperm activity.
Conclusions: Thus, the regulation of LRWD1 expression is correlated with the methylation status of LRWD1 promoter, which played a significant role in the modulation of spermatogenesis, sperm motility, and vitality. Based on these results, the methylation status of LRWD1 promoter may serve as a novel molecular diagnostic marker or a therapeutic target in males' infertility.
RéSUMé: CONTEXTE: La croissance et la maturation des spermatozoïdes sont corrélées avec les niveaux d’expression de la protéine 1 riche en répétitions Leucine et contenant des répétitions WD (LRWD1), une protéine largement exprimée dans les testicules humains. La diminution du niveau cellulaire en LRWD1 a été liée à une réduction de la croissance et des mitoses cellulaires, et à une augmentation des taux d’atrophie des microtubules cellulaires. Puisque la méthylation de l’ADN joue un rôle régulateur majeur dans l’expression des gènes, cette étude visait à explorer l’effet de la modulation de la méthylation de l’ADN sur les niveaux d’expression de LRWD1. RéSULTATS: Les résultats ont révélé la présence d’un îlot CpP de 298 pbs (-253~+45) sur le promoteur de LRWD1dans les cellules NT2/D1. L’hyperméthylation du promoteur de LRWD1 était liée à une réduction de l’activité de transcription dans les cellules NT2/D1, comme indiqué par l’analyse de l’expression d’un gène rapporteur codant pour la luciférase. L’activateur de méthylation, la floxuridine, a confirmé la diminution de l’activité transcriptionnelle du promoteur de LRWD1. D’autre part, la 5-Aza-2'-déoxycytidine (5-Aza-dc, inhibiteur de méthylation), a significativement augmenté l’activité du promoteur de LRWD1 et les niveaux d’expression de l’ARNm et des protéines. En outre, le statut de méthylation de l’ADN du promoteur de LRWD1 dans les échantillons d’ADN génomique de sperme humain a été analysé. Les résultats ont indiqué que la méthylation du promoteur de LRWD1 était corrélée à l’activité des spermatozoïdes. CONCLUSIONS: Ainsi, la régulation de l’expression LRWD1 est corrélée avec le statut de méthylation du promoteur de LRWD1, qui a joué un rôle important dans la modulation de la spermatogenèse, de la mobilité et de la vitalité des spermatozoïdes. Sur la base de ces résultats, le statut de méthylation du promoteur de LRWD1 peut servir de nouveau marqueur diagnostic moléculaire ou de cible thérapeutique dans l’infertilité masculine.
Keywords: 5-Aza-2′-deoxycytidine; DNA methylation; Floxuridine; LRWD1.