Ученые из Германии и Австралии обнаружили, что зародыши дрозофилы получают от матери эпигенетические метки, которые помогают определенным генам включаться только в нужный момент. Вероятно, у млекопитающих действуют похожие механизмы.
Спаривающиеся плодовые мушки Drosophila melanogaster
© Image Editor
Эпигенетическая информация — это «знание» клетки о том, какие гены должны в ней работать в данный момент времени. Практически у всех клеток организма один и тот же набор генов, но активны одновременно далеко не все. Особенно критично это для развития зародыша, когда нужно в определенной последовательности «включать» или «выключать» считывание информации с конкретных генов.
«Выключение» гена может достигаться разными механизмами. Один из них — метилирование гистонов. ДНК в составе хромосомы не линейна, а накручена на гистоны — небольшие белковые комплексы. Если присоединить к ним метильную группу (-СН3), то они лучше связываются с ДНК, и такую конструкцию сложнее раскрутить, чтобы считать с нее информацию. В геноме зародыша часто встречается метильная метка, обозначаемая как Н3K27me3 (то есть три метильные группы висят на аминокислоте лизин, которая по счету 27-я в гистоне Н3). А помещают ее туда белки группы Polycomb. Их основная функция как раз в подавлении работы генов, не нужных зародышу на данном этапе.
Однако проблема в том, что при оплодотворении происходит серьезная перестройка как материнского, так и отцовского генома и слияние их в единое ядро. До сих пор не было понятно, что при этом происходит с эпигенетическими метками (то есть метилированными гистонами) и как в этих условиях начинает работать геном зародыша.
Международный коллектив ученых опубликовал результаты работы, в которой они изучили этот процесс у плодовой мушки Drosophila melanogaster. Оказалось, что метилированные гистоны переходят к зародышам и от матери, и от отца, и первое время удерживают часть ДНК в скрученном состоянии. Кроме того, из цитоплазмы ооцита (материнской половой клетки) в зародыш попадают белки группы Polycomb, которые продолжают метилировать и скручивать другие участки ДНК, лишенные меток изначально. Это нужно, чтобы в зародыше раньше времени не активировались какие-нибудь более поздние гены.
Кроме того, выяснилось, что нарушение этого процесса летально. Ученые создали эмбрионов, лишенных одного из белков группы Polycomb, но ни один из них не смог развиться. Причиной гибели становится активация ненужных генов, например, Нох-генов, отвечающих за разметку тела (информация о положении конечностей). Даже если ввести дефицитный белок позже, вернуть эмбрионы к нормальному развитию уже не получается.
Известно, что метка Н3К27me3 встречается также и у млекопитающих. В том числе она была обнаружена в геноме зародышей мыши на ранних стадиях. Это позволяет авторам статьи предположить, что эпигенетические признаки могут наследоваться и у млекопитающих. Также они выдвигают гипотезу о том, что условия окружающей среды могут влиять на эпигенетический статус родителей, а через них и на развитие детей. Однако эти предположения еще требуют отдельной проверки.
Исследование опубликовано в журнале Science
Источник: chrdk.ru
