Паттерны метилирования ДНК и эпигенетическая память

Характер клетки определяется входящими в ее состав белками, которые являются результатом специфических паттернов экспрессии генов. Ключевыми детерминантами паттернов экспрессии генов служат ДНК-связывающие транскрипционные факторы, выбирающие гены для активации или репрессии транскрипции путем распознавания последовательности оснований ДНК в их промоторных областях. Взаимодействие этих факторов с соответствующими им последовательностями запускает цепь событий, часто включающих изменения структуры хроматина, которые приводят к сборке активного транскрипционного комплекса (например, Cosma et al. 1999). Однако одних типов транскрипционных факторов, присутствующих в клетке, недостаточно для определения всего спектра ее генной активности, поскольку транскрипционный потенциал генома в ходе развития может устойчиво ограничиваться. Ограничения, обусловленные историей развития, вероятно, объясняют очень низкую эффективность клонирования животных из ядер дифференцированных клеток (Rideout et al. 2001; Wakayama and Yanagimachi 2001). Модель, согласно которой действуют только транскрипционные факторы, предсказывала бы, что паттерн экспрессии генов дифференцированного ядра полностью обратим при воздействии нового набора факторов. Хотя многие аспекты экспрессии действительно можно перепрограммировать таким образом (Gurdon 1999), некоторые признаки дифференцировки, очевидно, настолько стабильны, что погружение в чужеродную цитоплазму не может стереть эту память. Считается, что геномная последовательность дифференцированной клетки в большинстве случаев идентична последовательности зиготы, от которой она произошла (очевидным исключением являются В- и Т-клетки млекопитающих). Это означает, что признаки истории развития, вероятно, не вызваны широко распространенными соматическими мутациями. Процессы, менее необратимые, чем мутация, объединяют под общим термином «эпигенетические» механизмы. Современное определение эпигенетики таково: «Изучение митотически и/или мейотически наследуемых изменений функции генов, которые нельзя объяснить изменениями последовательности ДНК» (Russo et al. 1996). Существуют два...