Используя цветущее растение Arabidopsis thaliana в качестве модели для своих исследований, профессор Мартин Ховард, профессор Кэролайн Дин и сотрудники своих лабораторий пытались понять, как организмы «запоминают» прошлые события на клеточном уровне.Предыдущая работа показала, что экспрессия гена под названием FLC — «тормоза», останавливающего цветение растений до наступления зимы, подавляется воздействием холода.
Более того, степень подавления эпигенетически «запоминается» после зимы, чтобы позволить цветение в подходящее время. У многих организмов ДНК упакована вокруг гистоновых белков, образуя структуру, называемую хроматином.
Интересно, что уровень репрессии FLC коррелирует с уровнем индуцированных холодом химических модификаций гистонов в гене FLC, добавленных белковым комплексом, называемым Polycomb Repressive Complex 2.Но являются ли эти модификации гистонов или другие локальные особенности хроматина причиной эпигенетической памяти, или они являются следствием памяти, хранящейся в другом месте? Результаты нового исследования, опубликованного в журнале eLife, предоставляют убедительные доказательства, которые помогли урегулировать эту давнюю дискуссию.
Профессор Мартин Ховард объясняет: «Мы сконструировали клетки растений так, чтобы они содержали две различимые копии FLC — когда одна копия гена экспрессируется, она генерирует белок, который светится красным; когда другая копия экспрессируется, образуется желтый флуоресцентный белок. Если эпигенетический память была унаследована через действие белков, свободно диффундирующих внутри клетки, тогда эти белки будут одинаково влиять на обе копии FLC.В результате либо обе копии гена будут экспрессироваться, что приведет к тому, что клетки будут светиться красным и желтым, либо обе копии гена будет подавлено, давая клетки, которые вообще не светятся ".Однако в этих экспериментах, которые проводил аспирант Скотт Берри, также наблюдались клетки, светящиеся только красным или только желтым, и этот паттерн экспрессии был эпигенетически унаследован через многие клеточные деления.
Профессор Говард сказал: «Тот факт, что две копии FLC в одной и той же клетке могут иметь разные наследственные состояния экспрессии, показывает, что именно локальный хроматин должен содержать эпигенетическую информацию, передаваемую от родительских к дочерним клеткам».Хотя цветущее растение использовалось в качестве «средства передвижения» для демонстрации этих результатов, эпигенетическая память, включающая репрессивный комплекс Polycomb, может быть обнаружена и у многих других организмов.
В частности, неправильная регуляция Polycomb была связана с раком человека, поэтому эти результаты могут иметь большое значение.