Когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются, в ядре начинается комплексная реорганизация ДНК. Эпигенетика играет решающую роль в этом процессе, регулируя активность генов посредством химических модификаций ДНК и связанных с ней белков. До сих пор ученые считали, что процесс контролирует единый центральный механизм, однако результаты нового исследования демонстрируют обратное. Выводы работы опубликованы на сайте Мюнхенского университета Гельмгольца.
Подробно изучая первые часы деления клеток у эмбрионов мышей, ученые пришли к двум ключевым выводам. Во-первых, существует несколько регуляторных механизмов, вовлеченных в ядерную организацию генетического материала. Во-вторых, активность генов не определяется исключительно ядерным позиционированием — положение генов в ядре не всегда коррелирует с их активностью.
Наблюдения показали, что некоторые гены оставались активными, несмотря на перемещение в неактивную область и наоборот. «Эти результаты бросают вызов классической модели ядерной организации и функции генома», — заявил соавтор работы Мринма Пал.
Исправление ошибок
Однако более удивительным стало другое открытие. Установлено, что эмбрионы могут самостоятельно исправлять ошибки на ранней стадии ядерной организации даже после первого деления оплодотворенной яйцеклетки.
Таким образом, если ядерная организация была нарушена до первого деления клетки, она может восстановиться во время второго клеточного цикла.
Это говорит о том, что ранние эмбрионы устойчивы и обладают механизмами компенсации ошибок в их первоначальной ядерной организации.
Ученые выяснили, что этот процесс регулируется эпигенетическими метками, унаследованными от материнской яйцеклетки. Если материнские сигналы нарушены, то эмбрион может активировать альтернативные эпигенетические программы, чтобы предотвратить дефекты развития.
Полученные результаты имеют важные последствия для изучения природы генетических, возрастных и онкологических заболеваний. Понимания механизмы их развития, ученые смогут разрабатывать целевые методы лечения для коррекции эпигенетических программ.
Ранее другие ученые доказали равнозначное и динамичное участие яйцеклетки и сперматозоида в процессе оплодотворения. До сих пор роль яйцеклетки в процессе оплодотворения считалась пассивной.
