Embedded Files
Одна з найбільших загадок ембріології та гістології звучить так: якщо абсолютно всі соматичні клітини нашого тіла (від нейрона до гепатоцита) мають ідентичний набір ДНК, отриманий від однієї зиготи, чому вони виглядають і працюють абсолютно по-різному? Відповідь на це питання дала наука епігенетика. Вона вивчає механізми, які змінюють активність генів без зміни самої послідовності нуклеотидів ДНК. Саме епігенетичні мітки керують дивовижним процесом гістогенезу - перетворення однорідних клітин ембріона на спеціалізовані тканини.
Молекулярна архівація геному
Для того щоб клітина раннього зародка (бластомер) визначилася зі своєю професією, їй потрібно закрити доступ до однієї частини свого геному і, навпаки, відкрити доступ до іншої. Гістологічно цей процес супроводжується переходом хроматину з одного стану в інший:
Еухроматин (активна зона): ДНК тут розкручена, до неї мають доступ ферменти РНК-полімерази. Клітина активно зчитує гени.
Гетерохроматин (заархівована зона): ДНК щільно упакована, скручена в суперспіраль навколо ядерних білків-гістонів і зміщена до периферії ядра. Під світловим мікроскопом гетерохроматин виглядає як темні глыбки. Ці гени назавжди «вимкнені» для цієї клітини.
Головні інструменти епігенетичного оркестру:
Метилювання ДНК: Спеціальні ферменти навішують метильні групи ($-CH_3$) на певні ділянки ДНК (CpG-острівці). Це діє як молекулярна затичка: ген, що зазнав метилювання, блокується. Наприклад, у майбутньому нейроні гени, що відповідають за синтез м'язових білків (міозину), будуть назавжди тотально заметильовані.
Модифікація гістонів: Хвіст білків-гістонів, навколо яких обмотана ДНК, може ацетилюватися або метилюватися. Ацетилювання розслабляє хватку гістонів, переводить хроматин в еухроматин і відкриває ген для зчитування.
Під час ембріонального розвитку клітини послідовно проходять через каскади таких модифікацій. Епігенетична пам'ять є надзвичайно стійкою і передається при мітотичному поділі клітин тканини. Саме завдяки цьому клітина печінки після поділу завжди народжує тільки клітину печінки, а не клітину шкіри. Вивчення епігенетики гістогенезу дозволяє вченим зрозуміти, де саме стається збій під час розвитку вад і як змусити дорослу клітину «згадати ембріональне дитинство» для регенерації тканин.
Підготувала: Галина Чернікова
Report abuse