Унаследованная память о положении центромер на хромосомах

Большинство биологических признаков наследуются через гены, но есть исключения. Две группы учёных из Женевского университета (UNIGE) исследовали центромеры — специфические участки хромосом, необходимые для деления клетки. Они обнаружили, что у круглого червя Caenorhabditis elegans правильное положение этих участков передаётся потомству не через гены, а с помощью механизма эпигенетической памяти. Результаты опубликованы в журнале PLOS Biology.

Прозрачный организм для наблюдения за хромосомами

Исследуя физическое разделение хромосом при делении клетки, учёные выявили такой эпигенетический процесс. Группа профессора Флориана Штайнера изучает центромеры у нематоды C. elegans. Эти структуры служат якорями для аппарата, обеспечивающего правильное распределение хромосом по дочерним клеткам. «Изучение этих процессов значительно облегчается у C. elegans, поскольку этот прозрачный червь позволяет в реальном времени наблюдать деление клеток и судьбу хромосом из поколения в поколение», — объясняет Рейнир Просе, первый автор исследования.

Память, передаваемая только следующему поколению

Положение центромеры на хромосоме определяется определённым белком. Исследовательские группы Флориана Штайнера и Моники Готта обнаружили, что белок находит своё правильное положение благодаря особому региону, который служит «гидом». Затем они создали мутанта, у которого в ДНК отсутствует фрагмент, кодирующий этот «гид».

«Мы ожидали, что этот мутант будет нежизнеспособен, так как положение центромеры не могло быть определено. Однако мы обнаружили, что даже без «гида» усечённый белок занимает правильное положение и функционирует. Черви остаются полностью жизнеспособными!» — говорит Рейнир Просе.

Оказалось, что как только центромерные участки правильно определены у матери, эта информация передаётся следующему поколению благодаря «памяти» клеток о правильном положении этих участков, даже при отсутствии гена для «гида».

В отличие от этого, потомство мутантных червей не может правильно делить клетки и погибает, так как не унаследовало информацию о правильном положении центромер от своей мутантной матери. Эта эпигенетическая память длится только одно поколение и дальше не передаётся.

«Теперь мы проверим наши гипотезы, объясняющие эпигенетический механизм, с помощью которого эта память устанавливается и сохраняется в процессе развития», — заключает Флориан Штайнер.