В половых клетках нашли нестираемые эпигенетические модификации

Известно, что стресс, курение, пережитые болезни, голод накладывают на нашу ДНК свой отпечаток. Отпечаток в прямом смысле слова: речь идёт об эпигенетических модификациях, когда сама последовательность ДНК остаётся прежней, а активность генов может поменяться радикально. (Справедливости ради стоит заметить, что такие модификации могут происходить не только на самой ДНК, но и на гистонах — белках, которые служат ДНК упаковкой.) Обычно речь идёт о метилировании цитозина, после чего ген становится неактивен. Однако модификация может происходить и в обратном направлении, когда ДНК освобождается от метильных групп и гены активируются.

Различные виды эпигенетических модификаций: модификации гистонов, ДНК и синтез микроРНК (рисунок AJC1).

Эпигенетический отпечаток воистину неизгладим: такие модификации сопровождают человека на протяжении всей жизни. Более того, эпигенетические изменения могут передаваться потомству. Например, дети и внуки людей, переживших голод, живут с теми же физиологическими изменениями, которые случились у их родителей и дедушек с бабушками. Вообще, примеров передачи эпигенетического кода потомству накопилось множество, однако тут есть важная проблема: как объяснить наследование эпигенетического кода? Передать его можно только через половые клетки. Исследователи неоднократно наблюдали за модификациями на ДНК во время созревания половых клеток и всякий раз наблюдали одну и ту же картину: все модификации исчезали.

Этот процесс происходил и в сперматозоидах, и в яйцеклетках. Со временем удалось расшифровать механизм, который стирал модификации: метилцитозин превращался в гидроксиметилцитозин, после чего модификация переставала воспроизводиться в дальнейших поколениях клеток, то есть, иными словами, модификация быстро и очень сильно «разбавлялась», становясь незаметной. Некоторые метильные группы исчезали лишь в момент оплодотворения. Всё это, однако, не отвечало на вопрос, как эти модификации потом восстанавливались в потомстве.

На деле же оказалось, что до сих пор исследователи не слишком тщательно следили за модификациями ДНК в половых клетках. Учёные из Кембриджского университета (Великобритания) сообщают на страницах Science, что им удалось найти нестираемые участки в ДНК, где метильные модификации сохранялись в течение всего созревания половой клетки, — и таких участков оказалось 233. Почему они оказываются нетронутыми, исследователи сказать пока не могут, хотя тут может быть два наиболее вероятных объяснения: либо деметилирующая машина работает с погрешностями, допуская ошибки в одних и тех же местах, либо есть специальный механизм, который восстанавливает метильные группы в определённых зонах.

Впрочем, главной своей цели учёные добились: им удалось доказать, что эпигенетический код может быть напрямую передан в следующее поколение. Теперь остаётся только проверить, существуют ли похожие стабильно модифицированные зоны в ДНК человека и действительно ли эти участки ДНК отвечают за изменения, связанные со стрессом, вредными привычками, питанием — в общем, с теми факторами среды, которые, как считается, накладывают на ДНК эпигенетический отпечаток.

Подготовлено по материалам Кембриджского университета.