Russian Journal of Bioorganic ChemistryRussian Journal of Bioorganic ChemistryБиоорганическая химия0132-34231998-2860The Russian Academy of Sciences68309710.31857/S0132342325010064LZMZHLArticlesСтатьиResearch ArticleVisualization of h3k9me3 in embryoid bodies using genetically encoded fluorescent sensor MPP8-GreenВизуализация гистоновой модификации h3k9me3 в эмбриоидных тельцах с помощью генетически кодируемого флуоресцентного сенсора MPP8-GreenStepanovA. I.СтепановА. И.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comZhigmitovaE. B.ЖигмитоваЕ. Б.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comDashinimaevE. B.ДашинимаевЭ. Б.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comGaliakberovaA. A.ГалиакбероваА. А.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comPutlyaevaL. V.ПутляеваЛ. В.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comLukyanovK. A.ЛукьяновК. А.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comGurskayaN. G.ГурскаяН. Г.
Russian Federation
gurskayanadya@gmail.comSkolkovo Institute of Science and TechnologyСколковский институт науки и технологии, Центр молекулярной и клеточной биологииShemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryИнститут биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНPirogov Russian National Research Medical UniversityРоссийский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова15022025511637105062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0132-3423/article/view/683097

Epigenetic histone modifications play a key role in the differentiation of stem cells into various cell types. The ability of induced pluripotent stem cells (iPSCs) to differentiate is assessed using the embryoid body formation method, which is widely used and prevalent in iPSC research. In this study, we utilized a stable line of iPSCs with a genetically encoded sensor MPP8-Green to visualize the histone modification H3K9me3 during embryoid body formation. We identified two groups of cells based on the distribution of H3K9me3 in the formed embryoid bodies, using the MPP8-Green sensor. This study demonstrates that the MPP8-Green sensor can be used to track the dynamics of H3K9me3 during spontaneous differentiation and embryoid body formation. Using the sensor, we identified two groups of cells with different distributions of H3K9me3 and showed the potential application of such genetically encoded tools to reveal differences in patterns of epigenetic modifications during the spontaneous differentiation of iPSCs.

Эпигенетические гистоновые модификации играют ключевую роль в дифференцировке стволовых клеток в различные типы клеток. Способность индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) к дифференцировке оценивается методом формирования эмбриоидных телец, который широко используется и распространен в исследованиях иПСК. В данной работе мы использовали стабильную линию иПСК с генетически кодируемым сенсором MPP8-Green для визуализации гистоновой модификации H3K9me3 при формировании эмбриоидных телец. Мы выявили две группы клеток на основе распределения H3K9me3 в сформировавшихся эмбриоидных тельцах, используя сенсор MPP8-Green. Данная работа демонстрирует, что сенсор MPP8-Green может быть использован для отслеживания динамики H3K9me3 во время спонтанной дифференцировки и формирования эмбриоидных телец. С использованием сенсора мы выявили две группы клеток с различным распределением H3K9me3 и показали возможность применения подобных генетически кодируемых инструментов для выявления различий в паттернах эпигенетических модификаций при спонтанной дифференцировке иПСК.

iPSCembryoid bodieshistonesmethylationepigenetic regulationfluorescence microscopyиПСКэмбриоидные тельцагистоныметилированиеэпигенетическая регуляцияфлуоресцентная микроскопияРоссийский научный фондRussian Science Foundation22-14-00141Bou Kheir T., Lund A.H. // Essays Biochem. 2010. V. 48. P. 107–120. https://doi.org/10.1042/bse0480107Crouch J., Shvedova M., Thanapaul R.J.R.S., Botchkarev V., Roh D. // Cells. 2022. V. 11. P. 672. https://doi.org/10.3390/cells11040672Jambhekar A., Dhall A., Shi Y. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2019. V. 20. P. 625–641. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0151-1Millán-Zambrano G., Burton A., Bannister A.J., Schneider R. // Nat. Rev. Genet. 2022. V. 23. P. 563– 580. https://doi.org/10.1038/s41576-022-00468-7Bannister A.J., Kouzarides T. // Cell Res. 2011. V. 21. P. 381–395. https://doi.org/10.1038/cr.2011.22Nicetto D., Zaret K.S. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2019. V. 55. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.gde.2019.04.013Stepanov A.I., Besedovskaia Z.V., Moshareva M.A., Lukyanov K.A., Putlyaeva L.V. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 8988. https://doi.org/10.3390/ijms23168988Yun M., Wu J., Workman J.L., Li B. // Cell Res. 2011. V. 21. P. 564–578. https://doi.org/10.1038/cr.2011.42Sánchez O.F., Mendonca A., Min A., Liu J., Yuan C. // ACS Omega. 2019. V. 4. P. 13250–13259. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b01413Brickman J.M., Serup P. // Wiley Interdiscip. Rev. Dev. Biol. 2017. V. 6. https://doi.org/10.1002/wdev.259Dar A., Gerecht-Nir S., Itskovitz-Eldor J. // Chapter 27. Human Vascular Progenitor Cells. In: Essentials of Stem Cell Biology (Second Edition) / Eds. Lanza R., Gearhart J., Hogan B., Melton D., Pedersen R., Thomas E.D., Thomson J., Wilmut I. San Diego: Academic Press, 2009. P. 227–232.Stepanov A.I., Shuvaeva A.A., Putlyaeva L.V., Lukyanov D.K., Galiakberova A.A., Gorbachev D.A., Maltsev D.I., Pronina V., Dylov D.V., Terskikh A.V., Lukyanov K.A., Gurskaya N.G. // Cell Mol. Life Sci. 2024. V. 81. P. 381. https://doi.org/10.1007/s00018-024-05359-0Müller I., Moroni A.S., Shlyueva D., Sahadevan S., Schoof E.M., Radzisheuskaya A., Højfeldt J.W., Tatar T., Koche R.P., Huang C., Helin K. // Nat. Commun. 2021. V. 12. P. 3034. https://doi.org/10.1038/s41467-021-23308-4Cerneckis J., Cai H., Shi Y. // Signal Transduct. Target Ther. 2024. V. 9. P. 112. https://doi.org/10.1038/s41392-024-01809-0Lin Y., Chen G. // Embryoid body formation from human pluripotent stem cells in chemically defined E8 media. 2014. In: StemBook [Internet]. Cambridge (MA): Harvard Stem Cell Institute, 2008.Stepanov A.I., Zhurlova P.A., Shuvaeva A.A., Sokolinskaya E.L., Gurskaya N.G., Lukyanov K.A., Putlyaeva L.V. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2023. V. 687. P. 149174. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2023.149174Farhy C., Hariharan S., Ylanko J., Orozco L., Zeng F.Y., Pass I., Ugarte F., Forsberg E.C., Huang C.T., Andrews D.W., Terskikh A.V. // Elife. 2019. V. 8. P. e49683. https://doi.org/10.7554/eLife.49683Becker J.S., Nicetto D., Zaret K.S. // Trends Genet. 2016. V. 32. P. 29–41. https://doi.org/10.1016/j.tig.2015.11.001