Ограниченное эпигенетическое наследование метилирования Н3К9
Restricted epigenetic inheritance of H3K9 methylation T. Pauline N. C. B. Audergon, Sandra Catania, Alexander Kagansky, Pin Tong, Manu Shukla, Alison L. Pidoux, Robin C. Allshire. Science. 2015. Vol. 348. No 6230. P. 132–135.
Мелкие вариации и мутации в ДНК родителей обоих полов не способны объяснить весь тот набор черт, который наследует ребенок, что говорит о существенной роли внегенетического наследования в эволюции человека и животных. Наблюдая за размножением и развитием нескольких поколений пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), авторам удалось показать, что изменения в структуре гистонов – белковой обертке хромосом – могут копироваться и передаваться из поколения в поколение. Это открытие окончательно подтверждает то, что наследуемые черты могут обладать эпигенетическим характером, что означает, что они передаются не в результате изменений в ДНК, а в результате чего-то иного, то есть эпигенетика может быть одним из движущих факторов эволюции. Хромосомы дрожжей, как и генетический материал человека и всех других живых существ с обособленным клеточным ядром, упакованы в особые белки-гистоны, которые удерживают свернутую ДНК на месте и влияют на считываемость отдельных генов. В последние годы генетики находят все больше свидетельств того, что гистоны участвуют в передаче информации между поколениями, что позволяет животным и растениям быстрее приспосабливаться к новым условиям среды. Считается, что посттрансляционные модификации гистонов могут служить основанием для эпигенетической трансмиссии состояния хроматина, независимо от связанной последовательности ДНК. Метилирование гистона Н3 лизин 9 (Н3К9) приводит к образованию гетерохроматина, однако, до сих пор не было доказательств влияния этого процесса на эпигенетическое наследование. В ходе исследования проверялось, как дрожжи будут реагировать на внесенные искусственным образом изменения в структуре гистонов, сохранятся ли они при следующем делении или клетка попытается их удалить. Как показал эксперимент, за подобными изменениями следит фермент epe1, который удаляет все незнакомые ему метки с поверхности гистонов. После отключения этого фермента удалось добиться практически 100% передачи эпигенетической информации от одного поколения дрожжей другому, как при бесполом делении, так и при половом размножении. Выяснилось, что хотя гистон Н3К9 и не содержит генетической информации, он отвечает за то, какие гены будут включаться и оказывать влияние на последующее поколение, а какие нет. Делается вывод о том, что эпигенетический механизм передачи информации между поколениями не является случайностью, а столь же важным для эволюции и жизнедеятельности фактором, как и нефатальные или полезные мутации в отдельных генах. В результате данного исследования впервые удалось показать, что характеристики живых организмов, передаваемые из поколения в поколение, «прописаны» не только в ДНК, но и в других молекулах клеток. Дальнейшая работа по изучению этого механизма должна прояснить, каким образом этот способ наследования задействован в природе, и как он связан с конкретными особенностями характера, образа жизни или показателями здоровья человека.
В.В. Стрекопытов