Гистон-модифицирующие белки, а не гистоны, остаются связанными с ДНК при репликации

Широко принято, что молекулярные механизмы эпигенетики включают метилирование ДНК и модификации гистонов. Однако команда из Университета Томаса Джефферсона получила данные, противоречащие роли модификаций гистонов.

Исследование эмбрионов Drosophila, опубликованное в журнале Cell 23 августа, показало, что родительские метилированные гистоны не передаются дочерней ДНК. Вместо этого после репликации ДНК новые нуклеосомы собираются из вновь синтезированных немодифицированных гистонов.

"По сути, все гистоны уходят во время репликации ДНК, а новые, немодифицированные гистоны, занимают их место", — пояснил Александр М. Мазо, профессор биохимии и молекулярной биологии. — "Мы обнаружили, что гистон-модифицирующие белки "прячутся" на пути реплицирующейся ДНК, а не "перепрыгивают", как считалось ранее".

По словам профессора, эти белки способны выдерживать прохождение репликационного комплекса. Они остаются на своих сайтах связывания и, вероятно, заново устанавливают модификации гистонов, завершая формирование хроматиновой структуры, которая активирует или подавляет целевой ген.

Исследователи предполагают, что именно гистон-модифицирующие белки — Trithorax-group (TrxG) (поддерживают экспрессию генов) и Polycomb-group (PcG) (участвуют в эпигенетическом сайленсинге) — могут действовать как эпигенетические метки, восстанавливая гистоновый код на новых гистонах.

Методология и значение

Для анализа использовали хроматин-иммунопреципитацию (ChIP) и разработали новые подходы для отслеживания взаимодействия белков с вновь синтезированной ДНК.

Это открытие может изменить направление исследований эпигенетических меток. Вместо изучения множества типов модифицированных гистонов, возможно, практичнее оценивать, какие негистоновые белки стабильно остаются на ДНК после репликации, так как они могут нести эпигенетическую информацию, восстанавливая модификации гистонов в дочерней клетке.

Также важно выяснить, сходен ли механизм сборки нуклеосом в клетках млекопитающих с обнаруженным у Drosophila, и остается ли он неизменным в процессе дифференцировки клеток, развития и при заболеваниях.