Каждая клетка наследует гены от своего родителя, а также эпигенетическую информацию – что составляет руководство по эксплуатации, в котором указывается, какие гены должны быть активированы или "выразил," когда и на каком уровне. Ученый Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) Крис Вакок, штат Массачусетс.D., Ph.D., и его команда обнаружили, как некоторые из этих эпигенетических инструкций стабильно передаются от одного поколения клеток к следующему.
Ученые сообщают, что новообразованные клетки наследуют информацию о том, какие гены должны сразу стать высокоактивными благодаря полезному белку, который "закладки" эти гены во время деления их родительской клетки. Их результаты опубликованы в выпуске Molecular Cell от 24 декабря.
Белок закладок, называемый лейкозом смешанных линий или MLL, известен тем, что запускает лейкоз, когда кодирующий его ген становится мутированным. Мутации MLL являются одними из наиболее распространенных генетических аберраций при лейкозах, встречающихся примерно в 10% случаев лейкемии.
"Теперь у нас есть более четкое представление о том, что MLL обычно делает в здоровых клетках, помогая информации об экспрессии генов перемещаться от родительских клеток к дочерним клеткам," сказал Вакоч. "Эти данные могут помочь нам понять, как мутированный MLL нарушает механизмы наследования в лейкозных клетках."
Во время деления клеток или "митоз," вся генная активность временно отключена. Хромосомы делящейся клетки – Х-образные спирали ДНК – конденсируются в плотные комки и вытесняют большинство белков, которые цепляются за ДНК, чтобы поддерживать экспрессию генов.
Однако команда Вакока с удивлением обнаружила, что в отличие от других молекул, связанных с хромосомами, белок MLL остается привязанным к хромосомам во время митоза. Полногеномные опросы, в которых сравнивались участки связывания хромосом MLL до и во время деления – первое в своем роде сравнение – выявили второй поворот.
Во время деления, как выяснили ученые, MLL отказался от некоторых генов, к которым он был ранее прикован. Вместо этого на время митоза MLL перешел на новый набор генов. Этот набор, как обнаружила команда, включает все гены, которые были наиболее активными до того, как деление вызвало отключение всей активности генов.
Такие гены сталкиваются с проблемой быстрой реактивации до прежних высоких уровней после окончания деления. "Выявляя и помещая в закладки эту когорту высокоэкспрессируемых генов во время деления, MLL обеспечивает постмитотический толчок, который помогает снова включить гены," объясняет Вакоч. В поддержку этой идеи его команда обнаружила, что, когда MLL истощается, реактивация этих генов задерживается, и они "пнул" медленнее. Оставаясь привязанным к этим генам, MLL обеспечивает маяк, к которому могут прибегать другие белки, тем самым давая импульс активности генов.
В настоящее время Vakoc изучает, как мутации, повышающие активность MLL при лейкемии, влияют на паттерн реактивации генов в новых клетках и как это может способствовать аномальной пролиферации и дифференцировке клеток, наблюдаемой при лейкемии.