Модификация гистонов контролирует развитие: исследователи показали, как химические метки регулируют активность генов

Каждый ген в ядре клетки животного или растения упакован в структуру, напоминающую бусы на нитке — нуклеосомы. «Ниткой» служит ДНК гена, а «бусинами» — белковый комплекс гистонов, вокруг которого она обернута.

Ученые из Института биохимии Макса Планка (Мартинсрид, Германия) установили, что добавление химических меток на гистоны критически важно для регуляции активности генов в процессе развития животных. Ранее было известно, что многие белки, контролирующие активность генов, являются ферментами, добавляющими небольшие химические метки как на гистоны, так и на другие белки. Новое исследование показало, что именно метки на гистонах определяют, активен ген или нет. Результаты опубликованы в журнале Science.

Гистоновые белки могут быть модифицированы разными химическими метками в строго определенных местах. Исследовательская группа «Биология хроматина» Юрга Мюллера сосредоточилась на метке, которую добавляет фермент Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). PRC2 необходим для множества решений о судьбе клетки у животных и растений. Его функция — поддерживать гены в неактивном состоянии в тех клетках и в те моменты, когда они должны быть выключены.

Используя модельный организм Drosophila (плодовая мушка), ученые создали животных с клетками, экспрессирующими измененный гистоновый белок, на который PRC2 больше не может добавлять свою метку. В таких клетках гены не могут оставаться неактивными, и многие решения о клеточной судьбе нарушаются — точно так же, как в клетках, лишенных самого фермента PRC2.

«Это наблюдение доказывает, что рабочим концом является метка на гистоне, а не на каком-то другом белке», — говорит Ана Пенджелли, аспирант, проводившая эксперименты.

Ее коллега Омер Чопур добавляет: «Использованный нами подход теперь позволяет исследовать и функцию других меток на гистонах, имеющих иную химическую природу».

Полученное понимание работы PRC2 дает сильный импульс для изучения того, как эта метка изменяет структуру «бус на нитке» генов и тем самым контролирует их активность.