Как эпигенетическая память передаётся через поколения
Новое исследование Калифорнийского университета в Санта-Круз показало механизм передачи эпигенетической памяти через поколения и при клеточных делениях. Работа опубликована 19 сентября в журнале Science.
Ключевой эпигенетический маркер
Исследование сфокусировано на метилировании гистона H3 — белка, упаковывающего ДНК. Метилирование определённой аминокислоты (лизина 27) в гистоне H3 "выключает" или репрессирует гены. Этот маркер присутствует у всех многоклеточных животных, от человека до круглого червя C. elegans, использованного в эксперименте.
Экспериментальный подход
Лаборатория профессора Сьюзан Стром создала червей с мутацией, "выключающей" фермент PRC2, ответственный за метилирование. Их скрестили с нормальными червями. С помощью флуоресцентных меток учёные отслеживали судьбу метилированных и неметилированных ("голых") хромосом от яйцеклеток и сперматозоидов до делящихся клеток эмбриона.
Результаты: наследование и разведение
- Эмбрионы от мутантных яйцеклеток и нормальных сперматозоидов имели шесть метилированных хромосом (от сперматозоида) и шесть "голых" (от яйцеклетки). При делении клеток метка на дочерних хромосомах постепенно "разбавлялась" из-за отсутствия фермента PRC2 и становилась невидимой через 24–48 клеточных делений.
- Эмбрионы от нормальных яйцеклеток и мутантных сперматозоидов также имели шесть метилированных и шесть "голых" хромосом, но в яйцеклетке присутствовал фермент PRC2. В этом случае метилированные хромосомы оставались яркими, а "голые" — неметилированными после многих делений, так как фермент восстанавливал унаследованный паттерн меток.
Значение работы
"Мы показали, что метильный маркер действительно может передаваться при клеточных делениях и через поколения", — заявила Сьюзан Стром. Хотя у разных организмов этот репрессивный маркер регулирует разные гены, все животные используют один и тот же фермент (PRC2) для его создания.
Исследование даёт конкретный молекулярный пример наследуемой эпигенетической памяти, которую можно наблюдать в микроскоп, что является важным элементом в понимании сложного механизма межпоколенческой эпигенетической передачи.