Epigenetics : cell-type specific DNA methylation in the developing honey bee (Apis mellifera) brain

Abstract

DNA methylation is a prominent type of epigenetic modifications. Honey bees (Apis mellifera) serve as a model organism to study epigenetics as they have an epigenetic machinery homologous to mammals. However, the anatomical aspects of DNA methylation in the adult and the developing bee brain are not yet known. In this study, DNA methylation patterns in the honey bee brain are examined. The specific aims of the study were to find out if all cells in the adult bee brain were methylated, and whether there were different methylation patterns between cell types, calyx regions and pupal stages. Immunostaining for DNA methylation (5meC) as well as confocal microscope and ELISA were used to study the methylation patterns. The results from the immunostaining and microscopy show that neurons as well as glia cells in the adult bee brain are methylated. Further, I show that glial cells seem to be more methylated than neurons in the early pupae stage. However, there are no obvious differences in the global methylation patterns between pupal stages or between different calyx regions. These results indicate that the establishment methylation of most cells happens in the earlier stages. Therefore, future methylation studies should have a specific focus on earlier developmental stages or the specific methylated loci.

DNA metylering er en vanlig form for epigenetisk modifikasjon. Honningbien (Apis mellifera) er en modellorganisme for å studere epigenetikk fordi de har et epigenetisk maskineri som er homologt med pattedyrs. Men de anatomiske aspektene av DNA metylering i den voksne og utviklende biehjernen er ikke kjent enda. I dette studiet blir DNA metyleringsmønstrene i biehjernen forsket på. De spesifikke målene med studiet var å finne ut om alle celler i hjernen til voksne bier er metylert, og om det er forskjellige metyleringsmønstre mellom celletyper, calyx regioner og puppestadier. Immunofarging for DNA metylering (5meC) i tillegg til konfokalmikroskopi og ELISA ble benyttet for å studere metyleringsmønstrene. Resultatene fra immunofargingen og mikroskopering viser at neuroner i tillegg til gliaceller i den voksne biehjernen er metylert. Videre viser jeg at gliaceller ser ut til å være mer metylert enn neuronene i det tidlige puppestadiet. Men det er ingen åpenbare forskjeller i globalt metyleringsmønster mellom puppestadier eller mellom forskjellige calyx regioner. Disse resultatene indikerer at etableringen av metylering i de fleste celler skjer i tidlige stadier. Derfor bør fremtidige metyleringsstudier ha ett spesifikt fokus på tidlige utviklingsstadier eller det spesifikke metylerte loci.