Пчелиная судьба: эпигенетические метки решают, кто станет маткой
У медоносных пчел матки и рабочие особи имеют идентичный геном, но отличаются химическим метилированием около 550 генов. Это открытие сделали ученые из Немецкого центра исследования рака (DKFZ) совместно с коллегами из Австралии. Исследование проливает свет на то, как при одинаковой последовательности ДНК может происходить столь разное развитие организмов. Этот вопрос актуален и для онкологии, где здоровые и раковые клетки также имеют общий геном, но демонстрируют разные свойства.
Разные судьбы при одном геноме
Матка — крупная, долгоживущая, плодовитая. Рабочая пчела — мелкая, бесплодная, выполняющая все задачи улья. Профессор Франк Лико изучает, как гены регулируются химическим метилированием — эпигенетическим механизмом, не меняющим последовательность ДНК.
В улье судьба личинки определяется исключительно пищей:
Австралийские исследователи ранее показали, что «отключение» фермента, метилирующего ДНК у личинок, приводит к развитию всех в маток — даже без молочка. Это прямо указало на решающую роль метильных меток.
Масштабное сравнение геномов
В новой работе команда Лико впервые сравнила метилирование целых геномов маток и рабочих пчел. Пчела с ее небольшим геномом стала удобной моделью для отработки метода, применимого теперь и к человеческому геному.
Результаты исследования
- В отличие от богато метилированного человеческого генома, пчелиный содержит меньше метильных меток.
- Обнаружены четкие различия в метилировании более 550 генов между матками и рабочими. Многие из этих генов эволюционно консервативны, что указывает на их важную клеточную функцию.
Новый предполагаемый механизм
У пчел метильные метки часто находятся на сплайс-сайтах генов — участках, где «чертеж» для синтеза белка разрезается и собирается. Если химическая метка делает сайт неузнаваемым, клетка может производить измененный белок с другой функцией.
«До сих пор считалось, что метильные метки блокируют активность генов в их регуляторных областях. Но теперь у нас есть свидетельства, что механизм, обнаруженный у пчел, может играть роль и в раковых клетках», — говорит Франк Лико.
Это означает, что эпигенетические факторы при раке могут не только включать или выключать гены, но и быть ответственными за производство белков совершенно иного вида.