Гены в режиме ожидания: как клетки решают, кем стать

Гистоны — это белки, которые помогают упаковывать ДНК в ядре клетки. Но они не просто упаковщики — на них есть специальные химические метки, которые решают, будет ли ген работать или затихарится.

Иногда на одном участке ДНК есть и активирующие, и подавляющие метки одновременно. Это называется бивалентностью. Ученые из лаборатории Фойгта в Бабрахамском институте выяснили, как бивалентность помогает генам включаться или выключаться, когда клетки превращаются из стволовых в специализированные. Это важно для понимания, как клетки развиваются и как формируются разные типы тканей.

Результаты опубликованы в издании Molecular Cell.

Бивалентность держит гены в состоянии «готовности»: они могут либо включиться, либо полностью замолчать, в зависимости от сигналов, которые получает клетка. Ученые выяснили, как это работает, и нашли белки, которые „читают“ эти метки и влияют на активность генов.

Доктор Девисри Валсакумар, исследователь из лаборатории Фойгта, объясняет:

Бивалентные метки — это как команда «Готов, готов, вперед!». Они держат гены в состоянии готовности, чтобы клетки могли правильно развиваться. Наши исследования показали, что это критически важно для превращения стволовых клеток в специализированные.

Ученые создали специальные гистоны и нуклеосомы (это такие «бусинки», на которые наматывается ДНК) и выяснили, что в бивалентных участках белки притягиваются к подавляющей метке (H3K27me3), а не к активирующей (H3K4me3). Но самое интересное — бивалентность позволяет связывать белки, которые не могут прикрепиться к одной из этих меток по отдельности.

Один из таких белков — KAT6B (MORF). Он впервые был обнаружен как «читатель» бивалентных нуклеосом и регулятор активности генов. Когда ученые „выключили“ KAT6B в стволовых клетках, те стали хуже превращаться в нейроны. Это произошло потому, что гены, которые должны были активироваться, не смогли этого сделать.

Доктор Филипп Фойгт, руководитель исследования, говорит:

Наша работа раскрывает новый уровень регуляции генов. Мы показали, что бивалентность сложнее, чем думали раньше. Теперь нужно выяснить, какие еще механизмы влияют на этот процесс.

Он также поблагодарил всех, кто участвовал в исследовании, включая коллег из Бабрахама, биоинформатиков и команду из Эдинбурга.

Ранее ученые выяснили, что социальный стресс меняет генную экспрессию иммунной системы у приматов.

06.02.2025