Ученые из Кембриджского университета (Великобритания), под руководством профессора Азима Сурани (Azim Surani), впервые пронаблюдали «перезагрузку» ДНК в гоноцитах — первичных половых клетках эмбриона. Этот процесс нужен для того, чтобы впоследствии развитие нового организма началось «с чистого листа», без привязки к процессам, происходившим в организме родителей. Статью, опубликованную учеными в журнале Cell, пересказывает пресс-релиз Кембриджского университета.
Наша ДНК не является статичной структурой. Наоборот, она постоянно в движении: одни гены активируются, чтобы повлиять на те или иные происходящие в организме процессы, другие, напротив, «выключаются», выполнив свою роль. Это происходит с помощью химического процесса метилирования. Состояние генома со всеми его активными и неактивными генами изучает особая дисциплина — эпигенетика.
Эпигенетическая информация, в отличие от генетической, не передается по наследству. Ведь это бы означало, что ребенок получит генетическую «память» обо всем, что происходило с его родителями за время их жизни. Например, продолжительное голодание ведет к метилированию некоторых генов, что может иметь негативные последствия для здоровья. Ребенок испытавшего голод человека также получил бы эти негативные последствия «в наследство». Подобная вредная информация накапливалась бы из поколение в поколение, становясь все более опасной для здоровья. Чтобы этого не происходило, в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах) эпигенетическая информация обнуляется.
Ученые из Кембриджского университета смогли разобраться в том, как это происходит. «Перезагрузке» подвергается ДНК гоноцитов — первичных половых клетках эмбриона. Именно из этих клеток впоследствии разовьются либо яйцеклетки, либо сперматозоиды, в зависимости от пола ребенка. Оказалось, что «перезагрузка» ДНК гоноцитов происходит со второй по девятую неделю развития человеческого зародыша.
Также выяснилось, что «перезагрузка» эта является неполной. Примерно 5% ДНК ее избегают. Согласно предварительному анализу, среди них есть гены, ответственные за развитие шизофрении, метаболических расстройств и ожирения. Это открытие существенно проясняет механизм передачи этих болезней по наследству.
«Наше исследование дало нам хорошую базу потенциальных кандидатов на роль регионов генома, в которых эпигенетическая информация передается не только следующему поколению, но потенциально и всем тем, которые будут после него, — сказал аспирант Уолфред Танг (Walfred Tang), один из ведущих авторов работы. — Мы знаем, что некоторые из этих регионов аналогичны таковым у мышей, что может позволить нам изучить этот механизм детальнее».
Открытие кембриджских ученых также может иметь последствия для изучения так называемой «темной материи» генома — генов, которые мы когда-то в процессе эволюции получили от проникших в наш организм бактерий. К ним относятся, в частности, некоторые гены, отвечающие за развитие у человека плаценты. Их отношение к «перезагрузке» ДНК пока не понятно. Между тем среди этих генов есть и потенциально вредные, и метилирование позволяет организму блокировать их действие.
