Что происходит в ядре клетки после оплодотворения

Учёные из Центра Гельмгольца в Мюнхене показали изменения в непосредственном окружении ДНК после слияния яйцеклетки и сперматозоида в зиготу. Результаты позволяют предположить, почему из зародышевых клеток могут развиться все возможные соматические клетки. Исследование опубликовано в журнале Genes and Development.

Целью работы профессора Марии-Элены Торрес-Падильи и её команды было изучение того, как одна клетка может стать источником всех последующих клеток будущего организма. Учёные сосредоточились на событиях, связанных с хроматином — комплексом ДНК и окружающих её белков (гистонов).

Небольшие присоединения, большие эффекты

Авторы обнаружили, что молекула Suv4-20h2 (гистоновая метилтрансфераза) перемещается по хроматину и присоединяет к гистонам небольшие химические изменения — метильные группы. Пока эти изменения присутствуют, способность клетки к делению и развитию ограничена. После оплодотворения эти присоединения исчезают, и оплодотворённая яйцеклетка получает возможность развиться в новый организм.

В эксперименте исследователи искусственно поддерживали активность Suv4-20h2 в оплодотворённой яйцеклетке. В этом случае метильные группы оставались на гистонах, что приводило к остановке развития, и клетки не проходили дальше первого деления.

Дальнейшие эксперименты показали, что этот механизм, вероятно, основан на том, что метильные группы на гистонах вызывают дефект во время репликации (удвоения) генетического материала. Этот дефект активирует контрольную точку репликации, и клеточный цикл останавливается.

Результаты дают представление о сложных взаимосвязях между хроматином и способностью клеток развиваться в другие типы клеток — так называемой тотипотентностью. Это важный шаг как для эмбриологии человека, так и для понимания некоторых видов рака, в клетках которых наблюдаются очень похожие механизмы, влияющие на скорость их роста.