Раскрыта тайна «гистонового кода»: как наследуется активность генов

Клеточная идентичность определяется тем, какие гены активны. Помимо основного генетического кода в ДНК, существует «второй код», определяющий, какие гены включаются или выключаются. Этот эпигенетический код переносится гистонами — белками, на которые намотана ДНК для компактизации в ядре.

Гистоны помечены химическими метками (например, метильными группами), формирующими «гистоновый код». Исследователи из Cold Spring Harbor Laboratory и Университета Оттавы обнаружили новый уровень сложности этого кода, связанный с вариантами гистона H3: H3.1 и H3.3.

• H3.1 находится только в неактивных участках генома.
• H3.3 присутствует только в активных генах.

Ключ к разгадке их различий — в одной аминокислоте. Учёные выяснили, что H3.1 может быть модифицирован определённой метильной меткой, а H3.3 — нет. Эта химическая модификация действует как сигнал для «выключения» близлежащих генов.

«Наши результаты подчёркивают поразительное влияние, которое тонкие структурные различия между вариантами гистона H3 оказывают на глобальный ландшафт эпигенетики», — говорит профессор Жан-Франсуа Кутюр.

Это различие критически важно при репликации ДНК. Машинерия, наносящая метильные метки на H3.1, работает в тандеме с машинерией репликации.

«Поскольку H3.3 не может нести эту модификацию, его присутствие на активных генах позволяет им избежать сайленсинга. Мы обнаружили способ, с помощью которого клетки защищают активные гены от выключения и сохраняют эту память через последовательные клеточные поколения», — объясняет Янник Джейкоб, ведущий автор статьи в Science.

Исследование также показывает глубокую связь фундаментальных процессов.

«Мы обнаружили, что репликация (как ДНК копирует себя) и транскрипция (как ДНК копируется в РНК) контролируются одним и тем же высококонсервативным гистоном. Таким образом, эти наиболее фундаментальные свойства генетического материала регулируются нашими хромосомами», — заключает профессор Роберт Мартинссен.