Американские ученые описали механизм, с помощью которого хромосомный белок под названием гистон Н3 контролирует, когда и как будут развиваться специализированные клетки. Статья опубликована в Science Advances.
Если взять ДНК из одной клетки человека в развернутом виде, получится очень тонкая нить длиной около двух метров. Чтобы сэкономить место, в ядре генетическая информация намотана, как нитка на катушку, на специальные белки 一 гистоны. Они бывают пяти видов и нумеруются. Особенно часто в многоклеточных организмах встречаются гистоны типов Н3 и Н3.3, у одноклеточных 一 только гистон Н3.3. Структурно эти два белка различаются всего на 3%.
Ученые полагают, что эти белки могут объяснить, почему неспециализированные клетки, называемые плюрипотентными, настолько универсальны и способны становиться клетками любого типа в организме. Авторы новой работы решили выяснить вклад гистоновых генов, в частности отвечающих за количество гистонов Н3 в процессе роста эмбриона и влияние этого белка на «выбор» линии развития клетки.
Исследователи обнаружили, что в ходе роста эмбрионов круглых червей Caenorhabditis elegans повышение количества H3 ограничивало возможности пластичности плюрипотентных клеток. С помощью технологии CRISPR/Cas9 (молекулярного «скальпеля», способного очень точно найти и вырезать ненужный участок в ДНК) ученые изменили геном червя, чтобы уменьшить уровень гистона Н3. Таким образом они увеличили время, которое клетки эмбриона оставались плюрипотентными.
В итоге ученые пришли к выводу, что роль гистонов не ограничивается структурной поддержкой ДНК. Гистоны в стволовых неспециализированных клетках помогают включать и выключать некоторые гены, ответственные за линию развития. От гистонов зависит, получатся ли в результате этого процесса нейроны, гормональные или мышечные клетки, или клетки продолжат делиться как плюрипотентные, то есть временно останутся способными становиться любым типом ткани. Факт, что многоклеточные организмы содержат оба этих белка, позволяет предположить, что гистон Н3, в отличие от Н3.3, ответственен за развитие более специализированных тканей. С мутациями, приводящими к изменению гистонов, связаны многие типы рака, которые проявляются в детском и молодом возрасте. Таком образом, это исследование в том числе проливает свет на механизмы заболеваний, связанных с гистонами.
«По мере того как клетки развиваются согласно своей линии, мы начали получать данные о возрастании активности гистона H3 в сто раз, что совпадает с этой специфической точкой для регуляции выбора линии развития. Когда мы снижали количество H3 во время эмбриогенеза, изменялся нормальный путь развития, мы получали альтернативные пути клеточной судьбы», — рассказал Райан Дж. Глисон из Университета Джонса Хопкинса. Теперь ученым предстоит выяснить, как развиваются плюрипотентные клетки и играют ли гистоны ту же роль в человеческом организме.
Автор: Евгения Субачева.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
