Все механизмы развития организма взаимосвязаны
В моделях, описанных в главе " Роль хроматина в эпигенетической передаче информации " в конечном счете начала замыкаться связь между модифицированными или вариантными гистонами, активацией специфических генов и эпигенетикой, хотя, конечно, многое еще остается сделать. В то время как эти механизмы дают нам какие-то представления о том, как состояние гетерохроматина может поддерживаться, они не объясняют, каким образом структуры "молчащего" хроматина устанавливаются впервые. Лишь недавно стало ясно, что это связано с продукцией РНК-транскриптов, особенно с повторяющихся последовательностей , которые подвергаются процессингу в малые РНК благодаря действию таких белков, как Dicer , Argonaute и РНК-зависимая РНК-полимераза . Впоследствии эти РНК рекрутируются в гомологичные сайты ДНК как часть комплексов, включающих компоненты группы белков Polycomb , инициируя таким образом формирование гетерохроматина . Сейчас имеются также данные о том, что для поддержания по крайней мере некоторых гетерохроматиновых районов требуются те же механизмы. В известном смысле эти устойчивые циклические цепи реакций напоминают предложенную Дельбрюком модель 50-летней давности - модель устойчивого биохимического цикла, поддерживающего данное состояние организма.
Мы знаем теперь бесчисленные примеры эпигенетических механизмов, работающих в организме. Кроме импринтинга во многих локусах и аллель- специфичной и случайной инактивации Х-хромосомы существуют эпигенетические явления, связанные с экспрессией антител , где селективно подавляется перестройка генов иммуноглобулина в одной хромосоме, и с выбором для экспрессии генов рецепторов индивидуальных одорантов в обонятельных нейронах ( Chess et al., 1994 ; Shykind et al., 2004 ). У Drosophila гены группы Polycomb ответственны за установление домена "молчащего" хроматина, который поддерживается на протяжении всех последующих клеточных делений. Эпигенетические изменения отвечают также за парамутации у растений, при которых одна аллель может вызывать наследуемое изменение в экспрессии гомологичной аллели ( Stam et al., 2002 ). Это пример эпигенетического состояния, которое наследуется как митотически, так и мейотически - феномен, хорошо документированный у растений, но лишь изредка встречающийся у животных ( Jorgensen, 1993 ).
Значительная часть доказательств существования описанных выше механизмов получена в работах по сайленсированию локуса типа спаривания и центромерных последовательностей у Schizosaccharomyces pombe ( Hall et al., 2002 ). Кроме того, было показано, что структура конденсированного хроматина, характерная для центромер у таких разных организмов, как мухи и люди, может быть передана через ассоциированные с центромерой белки, а не через нуклеотидную последовательность ДНК. Во всех этих случаях нуклеотидная последовательность ДНК остается интактной, но ее способность к экспрессии подавляется. Весьма вероятно, что во всех случаях это опосредуется метилированием ДНК, модификациями гистонов или обоими этими механизмами; в некоторых случаях мы уже знаем, что это действительно так. Наконец, представление об эпигенетической передаче кортикальных "паттернов"? распространилось теперь на прионные белки , которые поддерживают и воспроизводят свое альтернативное состояние фолдинга в дочерних клетках.
В целом ряд параллельных и перекрывающихся попыток определить и объяснить эпигенетические явления привело к тому, что понятие термина "эпигенетика" изменилось, но вопросы относительно механизмов развития, поставленные более ранними поколениями ученых, остались прежними. Современная эпигенетика все еще обращается к этим центральным вопросам. Семьдесят лет прошло с тех пор, как Меллер описал явление, называемое сейчас эффектом положения мозаичного типа . Доставляет удовольствие проследить этот медленный прогресс от наблюдения фенотипов, через элегантные генетические исследования, к современному анализу и решению проблем на молекулярном уровне. Вместе с этими знаниями пришло понимание того, что в действительности эпигенетические механизмы могут отвечать за значительную часть фенотипа сложных организмов. Как нередко случается, наблюдение, показавшееся вначале хотя и интересным, но, возможно, маргинальным по отношению к главным проблемам, оказывается центральным, хотя для осознания этого может понадобиться много времени.
Смотрите также:
