Эпигенетика

 

Все клетки многоклеточного организма имеют одинаковый геном, но, если быть точными, то это не совсем так – столь длинный наследственный код не может копироваться неисчисляемое количество раз, чтобы при этом не было ошибок. Это похоже на производственный процесс: конвейерная лента выдает некий продукт и каждый экземпляр чем-то незначительно отличается от другого.

«Опечатки» в копиях генетического кода в большинстве случаев остаются незамеченными – ввиду его избыточности и взаимозаменяемости одной аминокислоты или триплета другими, которые не ведут к смысловым изменениям генетического кода. Таким образом, ошибки в генетическом коде при его копировании неизбежны, причем безобидны они далеко не всегда – и это составляет мутационную теорию возникновения рака.

Одинаковость генома не позволяет объяснить огромное количество клеточных разновидностей в организме. Каким образом один набор хромосом формирует сотни и тысячи клеток, отличающихся по расположению и функциям? Если геном одинаковый, а клетки разные, значит, должны быть задействованы какие-то механизмы, не связанные с последовательностью нуклеотидов в цепочке ДНК.

Именно эти изменения и называют эпигенетическими. «Epi» в переводе с греческого подразумевает факторы, которые влияют «поверх» или «в дополнение» к генетическим, — под их воздействием происходит включение и выключение определенных генов.

эпигенетикаБольшинство эпигенетических модификаций проявляются только в пределах жизни одного организма, хотя известно, что некоторые из них могут передаваться от одного поколения к другому: например, в случае, если нарушение произошло на уровне сперматозоида или яйцеклетки. Кроме того, эпигенетические факторы могут, скорее всего, объяснить довольно быстрое выведение человеком новых сортов растений или пород домашних животных. И точно такие же особенности эпигенетических влияний задействованы в онкогенных процессах.

Эпигенетические механизмы

Существует три основных способа надгеномного регулирования – эпигенетические механизмы.

  1. Метилирование ДНК – присоединение метильной группы к цитозину, расположенному в цепочке ДНК перед гуанином. В результате на нити ДНК появляются метильные группы в виде «ёршиков-наростов». Они создают механические препятствия для продвижения по цепи ДНК фрагмента транскриптазы (синтезирует «слепок» с ДНК в виде РНК; последняя идет в рибосомы, которые способны преобразовывать информацию непосредственно в белок).

Посредством этого механизма происходит активация/инактивация гена. Запуск процесса обеспечивают три фермента, называемые ДНК-метилтрансферазами. Чаще всего метилирование подавляет активность гена, а деметилирование – его экспрессирует, хотя возможны варианты, когда метилирование блокирует участок ДНК, предназначенный для торможения работы соседних генов. В последнем случае ген, наоборот, «запускается».

2. Модификация гистонов – ряд процессов, заставляющих «катушку раскручиваться» и освобождать накрученную на гистон ДНК. Наиболее изученный способ освободить ДНК от гистона (модифицировать его) – процесс ацетилирования/деацетилирования. Присоединение к «хвосту» гистона ацетильной группы (остатка уксусной кислоты СН3СО) меняет его положительный заряд на нейтральный. В результате распадается чёткая связь с отрицательной заряженными фосфатными группами в ДНК.

Гистон отсоединяется от ДНК, а на его место «подсаживаются» факторы, запускающие транскрипцию.

3. Синтез микроРНК. Это особый класс коротких (19-25 нуклеотидов) молекул РНК, не несущих какой-либо закодированной информации. Однако микроРНК могут связываться с частично комплементарными областями в молекуле целевой информационной РНК (иРНК). В результате этого процесса трансляция (собственно синтез белка в рибосомах) становится невозможным также по чисто механическим причинам. Дефектная иРНК поступает на деградацию – в таком виде она не нужна.

Таким образом, присоединение метильной группы в регуляторной (промоторной) области опухоль-супрессорных генов (метилирование ДНК) в сочетании с присоединением ацетильного остатка к гистонам хроматина (ацетилирование гистонов) активирует генную экспрессию. Противоопухолевая защита организма при этом резко снижается.

(по материалам St.Praesens 09/2014)

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *