Эпигенетическая память
Известно, что в развитии позвоночных имеют место два рода эпигенетических модификаций генома. Это метилированный цитозин во многих участках ДНК, где имеется CpG , и разнообразные модификации "хвостов" гистонов . Эти изменения приобретаются в ходе гаметогенеза и раннего развития и тесно связаны с активностью или неактивностью генов. Поэтому можно было ожидать, что эти эпигенетические модификации подвергнутся реверсии в результате пересадки ядра, а если нет, то могут помочь объяснить некоторые дефекты развития эмбрионов, полученных в результате трансплантации ядер.
У амфибий некоторое понимание деметилирования ДНК было достигнуто в экспериментах, где ядра соматических клеток млекопитающих были инъецированы в ооциты Xenopus ( Simonsson and Gurdon, 2004 ). Промотор Oct-4 мышей метилирован в клетках взрослого тимуса, где Oct-4 не экспрессируется. Однако, когда ядра тимуса были инъецированы в ооциты, этот промоторный район, но не энхансерный район регуляторной части этого гена, был деметилирован. Этот результат показывает избирательный характер процесса деметилирования. Когда были инъецированы целые ядра, деметилирование ДНК, по-видимому, предшествовало индуцированной транскрипции Oct-4. Весьма вероятно, что активность ДНК-деметилазы является специальным свойством ооцитов и что деметилирование промоторной ДНК репрессированных в развитии генов может также быть важным и необходимым этапом, когда ядра соматических клеток репрограммируются в экспериментах с пересадкой ядер в яйцеклетки. Изменения в модификациях гистонов пока еще не были исследованы в экспериментах по пересадкам ядер у амфибий.
Эксперимент по пересадкам ядер у амфибий, поставленный по другой схеме, показал, что реверсия эпигенетического состояния соматических клеток никоим образом не наблюдается всегда. Ввиду невозможности получить ядерных трансплантантов у R. pipiens , даже от клеток-доноров с ранней стадии хвостовой почки, Бриггс и Кинг ( Briggs and King, 1957 ) задались вопросом, не отражает ли морфология аномальных эмбрионов их происхождение; они описали предпочтительное выживание эндодермальных тканей у эмбрионов эндодермального ядерного происхождения и назвали это " эндодермальным синдромом ". Указывалось, однако, что эндодерма дифференцируется позже, чем другие зародышевые листки, и что этим можно было бы объяснить ее лучшее выживание ( Gurdon, 1963 ). Действительно, показано, что эмбрионы-трансплантаты нейрального происхождения также обнаруживали такое же предпочтительное выживание их эндодермы. Тот же вопрос впоследствии был снова исследован с использованием специфичных для клеточного типа маркерных генов. В этих опытах ( Ng and Gurdon, 2005 ) ядра из клеток нейроэктодермы или эндодермы, уже экспрессирующих специфичные для клеточного типа маркеры Sox2 или эндодермин , соответственно, трансплантировали в денуклеированные яйцеклетки; получившиеся в результате эмбрионы- трансплантанты были разделены на нейроэктодермальную или эндодермальную части, и эти части были протестированы на те же маркеры, Sox2 или эндодермин ( рис. 22.8 и табл. 22.4 ). Оказалось, что оба гена преимущественно экспрессировались в клетках "не своего" типа. Например, более половины эмбрионов нейроэктодермального происхождения обнаружили суперэкспрессию нейрального маркера Sox2 в своих эндодермальных клетках. У некоторых клонированных эмбрионов не было снижения уровня экспрессии гена Sox2 по сравнению с уровнем донорских клеток. Трансплантированные ядра, как и ядра нормальных эмбрионов, были совершенно неактивными в отношении транскрипции вплоть до стадии бластулы. Следовательно, как это ни удивительно, активное состояние генной транскрипции, установившееся в ходе клеточной дифференцировки, может поддерживаться в клонированных эмбрионах при полном отсутствии условий, которые индуцировали этот ген на протяжении более 12 митотических клеточных делений (от яйцеклетки до бластулы). Этот поразительный пример эпигенетической памяти наблюдается лишь у некоторых эмбрионов-трансплантатов, но полностью отсутствует у других, у которых экспрессия гена была успешно репрограммирована.
Смотрите также:
