В поисках эпигенетического кода
Ученые из Института биофизической химии им. Макса Планка в Гёттингене создали экспериментальную систему для изучения функции химических модификаций гистонов и их влияния на организм.
Гистоны — больше, чем просто упаковка
ДНК упакована в ядре клетки с помощью белков-гистонов (H1, H2A, H2B, H3 и H4), что сокращает ее длину в 50 000 раз. Однако гистоны выполняют не только структурную роль. Химические модификации гистонов (ацетильные, метильные, фосфатные группы) могут активировать или подавлять доступ к генетической информации.
- Открытие хроматина: одни модификации делают ДНК доступной для считывания.
- Подавление генов (gene silencing): другие модификации, например, через связывание белков, блокируют доступ к определенным участкам ДНК.
Как объясняет директор института Герберт Якле, эти модификации вмешиваются в контроль генной активности и дополняют генетический код.
Наследуемый "гистоновый код"
Паттерн модификаций гистонов наследуется дочерними клетками при делении. Ученые предполагают, что существует клеточно- или органоспецифический "гистоновый код", который решает, будет ли доступ к генам открыт или заблокирован.
Прорывная экспериментальная система
До сих пор изучение кода было затруднено, так как в геноме высших организмов существуют сотни копий генов гистонов. Исследователям удалось создать тестовую систему на плодовой мушке Drosophila melanogaster:
- Удаление генов гистонов: Ученые удалили все гены гистонов из генома мушки. Клетки перестали делиться — после удвоения ДНК цикл деления останавливался, и организм погибал.
- Восстановление функции: Ситуация нормализовалась по мере увеличения числа копий кластера из четырех генов гистонов. Мухи с двенадцатью копиями выживали и могли размножаться.
Это подтвердило, что для выживания многоклеточного организма необходимы несколько копий генов гистонов. Также было обнаружено, что существует путь коммуникации между производством гистонов и машинерией деления клетки.
Значение открытия
Теперь у ученых есть система, в которую можно вводить варианты гистонов (например, лишенные сайтов для химических модификаций) и экспериментально изучать функцию этих модификаций и самого гистонового кода в организме. Это важный шаг к его расшифровке.
Источник: EMBO reports, 1 ноября 2010, advance online publication.