Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает

Хроматин

А сейчас поговорим немного об одном важном процессе, о котором не стоит забывать, и раз уж он так важен, мы используем метафору, которая, надеемся, будет достаточно наглядна. Наша ДНК не раздета, она стыдливо, но элегантно прикрыта оболочкой из белков, которые формируют то, что мы называем хроматином. Он похож на бусы из жемчужин-белков, нанизанных на нить ДНК.

Традиционно хроматин (другими словами, наши прекрасные жемчужные бусы) считался статичным образованием с исключительно структурирующей ролью, так что открытие деталей механизмов, которые связывают метилирование ДНК с клеточными механизмами, модифицирующими хроматин, стало событием особой важности, так как дало новый импульс в исследовании активной роли хроматина в контроле деятельности генов.

А дело все в том, что, как мы уже говорили, один из существующих типов белков в хроматине — гистоны — отвечает в основном за упаковку ДНК в ядре клетки.

И эта доминирующая роль хроматина, как и его функция, были неизвестны еще несколько лет назад: изначально хроматин казался просто скелетом, а гистоны — белками, которые создают структуры шарообразной формы, вокруг которых оборачивается ДНК. Именно по этой причине микроскопическая картинка очень похожа на жемчужные бусы, то есть на статичную структуру, монотонную и повторяющуюся.

В этих особых бусах структурная единица хроматина, то есть жемчужина, получила название нуклеосомы. Каждая нуклеосома формирует, в свою очередь, группу из восьми гистонов четырех разных типов, окруженных фрагментом ДНК из 147 оснований. Большая часть гистонов находится внутри этой структуры, но их хвосты остаются снаружи.

В 1970-е годы прогресс в исследованиях структуры хроматина был заметен невооруженным глазом. Эти исследования сформировали представление о статичной модели хроматина, и возможно, поэтому в последующие годы интерес к ним сильно ослабел. И так продолжалось целое десятилетие, пока в начале 1990-х годов результаты новых исследований структуры хроматина не активизировали работу по его изучению.

Два открытия оказались основополагающими. Первое — структурный мотив, присутствующий во многих транскрипционных факторах и отвечающий за взаимодействие гистонов друг с другом и с ДНК. Второе — сложные механизмы, занимающиеся модификациями хроматина; механизмы, являющиеся частью самого хроматина и отвечающие за то, чтобы он выстраивался в различные структуры, которые делают его сочетающимся или несочетающимся с транскрипционной активностью.

Далее остановимся немного на этих механизмах.