Как эмбрионы рыб впервые регулируют свои гены
Исследователь RIKEN и его коллега определили, как гены экспрессируются в эмбрионах рыб, когда те впервые начинают использовать собственный генетический материал. Если те же механизмы применимы к людям, они могут пролить свет на проблемы развития.
После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, зигота изначально полагается на белки и РНК, полученные от матери. Но после нескольких клеточных делений она проходит критический переход и переключается на использование собственного генома для управления развитием.
Этот переход, известный как активация зиготического генома (ZGA), сопровождается всплеском генетической активности.
"В отличие от нормальной транскрипции ДНК в типичных клетках, более 1000 генов одновременно активируются всего за несколько часов во время ZGA у немлекопитающих видов", — объясняет Хирото Фукусима из Центра интегративных медицинских наук RIKEN.
Модификации гистонов и активация генов
Один из способов модификации генома в эмбрионах во время ZGA — химические изменения четырёх различных белков, составляющих гистоны (катушки, вокруг которых намотана ДНК). Такие модификации гистонов могут включать или выключать экспрессию определённых генов.
Фукусима и Хироюки Такеда из Университета Кёто Сангё всесторонне изучили роли модификаций гистонов в эмбрионах рыбок данио и медаки.
Пара обнаружила, что модификации H3K27ac и H3.3S31ph активируют гены развития во время ZGA, модулируя активность РНК-полимеразы.
"Функция H3.3S31ph во время ZGA особенно значима", — говорит Фукусима. — "Известно, что она участвует в регуляции клеточного цикла, который резко замедляется после ZGA у немлекопитающих видов".
Исследователи обнаружили, что по крайней мере шесть модификаций гистонов координируют регуляцию ZGA. Они также выяснили, что гены развития (играющие ключевую роль в развитии) и гены "домашнего хозяйства" (необходимые для нормальных клеточных функций) активируются разными активными модификациями гистонов.
"Как мы и ожидали, наши данные указывают, что активация генов во время ZGA происходит уникальным образом", — заключает Фукусима.