Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Регион Dlk1-Dio3 уже давно привлекает к себе внимание исследователей. У людей однородительская дисомия в этом участке связана, наряду с другими симптомами, с отклонениями в росте и развитии[89]. Эта область также, как выяснилось, крайне важна для предотвращения партеногенеза, по меньшей мере, у мышей. Ученые из Японии и Южной Кореи проводили генетические эксперименты над этим участком мышиного генома. В лабораторных условиях они воссоздали оплодотворенную яйцеклетку с двумя женскими пронуклеусами. Участок Dlk1-Dio3 в одном из пронуклеусов был изменен таким образом, что в нем оказался эквивалент отцовского, а не материнского, импринта. Родившиеся в результате этого эксперимента живые мыши стали первым образцом плацентарного млекопитающего с двумя материнскими геномами[90].

Перепрограммирование, происходящее в первичных половых клетках, не является абсолютно всеобъемлющим. Оно почти не затрагивает метилирование на некоторых ретротранспозонах IAP. Уровень метилирования ДНК ретротранспозона Axin^Fu в сперматозоиде совершенно такой же, как и в соматических клетках той же линии мышей. Это говорит о том, что при перепрограммировании первичных половых клеток метилирование ДНК не утрачивается даже несмотря на то, что большинство других областей генома утрачивает эту модификацию. Такая устойчивость ретротранспозона Axin^Fu к эпигенетическому перепрограммированию на обоих уровнях (в зиготе и в первичных половых клетках) и является механизмом трансгенерационного наследования признака извилистого хвоста, с которым мы встречались в предыдущих главах.

Мы знаем, что не все процессы трансгенерационного наследования происходят одинаковым образом. У мышей агути фенотип передается по линии матери, а не отца. В этом случае метилирование ДНК на ретротранспозоне IAP утрачивается и у отцов, и у матерей во время обычного перепрограммирования первичных половых клеток. Однако матери, ретротранспозон которых изначально нес метилированную ДНК, передают своему потомству особую гистоновую метку. Она является репрессивной гистоновой модификацией и действует как сигнал для механизма метилирования ДНК. Этот сигнал привлекает ферменты, которые запускают репрессивное метилирование ДНК на определенный участок хромосомы. Окончательный результат оказывается всегда одинаковым — метилирование ДНК матери восстанавливается и у потомства. Самцы мышей агути не передают факторы ни метилирования ДНК, ни репрессивных гистоновых модификаций на ретротранспозоне, и по этой причине наследование фенотипа происходит только по материнской линии[91].

Это несколько более косвенный способ передачи эпигенетической информации. Вместо непосредственного перенесения метилирования ДНК используется его промежуточный заменитель (репрессивная гистоновая модификация). Вероятно, поэтому передача фенотипа по материнской линии оказывается слегка «смазанной». Не все потомство рождается точно таким же, как мать, потому что при переустановке метилирования ДНК остается небольшая «возможность для маневра».

Летом 2010 года в британской прессе появились сообщения о клонировании сельскохозяйственных животных. Мясо, получаемое от потомства клонированных коров, вошло в пищевую цепочку человечества[92]. Не самих клонированных коров, а только их потомства, появившегося на свет уже естественным путем. Хотя среди этих публикаций и проскальзывали устрашающие истории о людях, которым помимо их воли навязывают «франкен-говядину», в целом реакция средств массовой информации была довольно спокойной.

Такое позитивное отношение было вызвано, по меньшей мере, отчасти, весьма любопытным феноменом, несколько сгладившим тревоги, которые испытывали некоторые ученые перед возможными последствиями клонирования. Когда клонированные животные размножаются естественным путем, их потомство оказывается здоровее своих родителей. Почти наверняка причина этого заключается в перепрограммировании первичных половых клеток. Для создания клонированного животного соматическое ядро переносится в яйцеклетку. Это ядро проходит только через первую стадию перепрограммирования, ту самую, которая имеет место в естественных условиях, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку. Скорее всего, это эпигенетическое перепрограммирование оказывается не абсолютно эффективным, так как заставить яйцеклетку перепрограммировать «не то» ядро — задача нереальная. Вероятно, по этой причине сами клонированные животные и не отличаются богатырским здоровьем.