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

Пока еще нет полной определенности в ответе на вопрос, почему репрессия является настолько взаимоисключающим процессом для двух хромосом. Согласно одной из теорий, причины этого нужно искать в том, что происходит при «поцелуе хромосом X». Случается это на том этапе развития, когда уровни Tsix начинают снижаться и уровни факторов Яманаки также идут на спад. Сторонники этой теории утверждают, что в этот момент пара хромосом достигает своего рода компромисса. Вместо того чтобы пополнить недостаточные количества нкРНК и задействовать другие факторы, все связывающие молекулы устремляются на одну хромосому из пары. До конца понять, каким образом это происходит, довольно трудно. Возможно, одна из хромосом в паре просто по чистой случайности несет чуть больше ключевых факторов, чем другая. Это делает ее чуть более привлекательной для определенных белков. Такие структуры могут создаваться в самоподдерживающем режиме, то есть чем большими запасами обладает одна из хромосом на начальной стадии, тем больше запасов она отбирает у конкурентки. Богатые становятся богаче, а бедные — беднее…

Удивительно, как много белых пятен остается в нашем понимании репрессии хромосомы X даже через 50 лет после фундаментальной работы Мэри Лайон. Мы все еще не до конца представляем себе, как Xist РНК обволакивает хромосому, с которой она экспрессируется, или как она собирает все эти негативные репрессивные эпигенетические ферменты и модификации. Так что, возможно, для нас разумнее будет покинуть эти зыбучие пески и вернуться на более твердую почву.

А вернемся мы к одному из утверждений, которое сделали несколько ранее в этой главе: «Как только клетка подавляет одну из пары хромосому X, копия этой самой хромосомы X будет оставаться ингибированной во всех ее дочерних клетках до конца жизни женщины, даже если той посчастливится дожить до столетнего возраста». Откуда мы это знаем? Как мы можем быть настолько уверены, что репрессия хромосомы X остается постоянной в соматических клетках? Сейчас мы имеем возможность проводить определенные генетические манипуляции, чтобы с их помощью показать, как это происходит, например, у мышей. Но задолго до того, как это стало реальным, ученые были совершенно уверены в справедливости этих тезисов. И за эти сведения мы должны благодарить не мышей, а кошек.

Чему можно научиться у эпигенетической кошки

Не просто любых старых добрых кошек, а особенных, черепаховых. Вы, наверное, знаете, чем эти кошки отличаются от всех прочих. Это те самые, на шерсти которых хаотично разбросаны рыжие и черные пятна, располагающиеся иногда на белой подложке. Цвет каждой шерстинки кошек определяется клетками, которые называются меланоцитами — именно они вырабатывают соответствующий пигмент. Меланоциты находятся в коже и развиваются из особых стволовых клеток. Когда меланоцитовые стволовые клетки делятся, их дочерние клетки остаются рядом друг с другом и группируются в маленькие «очажки» клоновых клеток, образованных из одной родительской стволовой клетки.

И вот что удивительно: если у кошки черепаховый окрас, то она обязательно самка.

Цвет шерсти кошки определяет особый ген, кодирующий или черный, или рыжий пигмент. Этот ген находится на хромосоме X. Кошка может получить черную версию этого гена на хромосоме X, унаследованной от матери, или его рыжую версию на хромосоме X, унаследованной от отца (или наоборот). На рисунке 9.5 продемонстрировано, что происходит дальше.

^{Рис. 9.5. У кошачьих самок черепаховой масти гены, определяющие рыжий и черный цвет шерсти, находятся на хромосоме X.В зависимости от схемы репрессии хромосомы X в коже, клоновые группы клеток дадут начало раздельному окрашиванию шерсти в рыжий и черный цвет}

В итоге у черепаховой кошки оказываются рыжие и черные пятна, в зависимости от хромосомы X, которая была случайным образом подавлена в меланоцитовой стволовой клетке. Окрас ее не меняется по мере взросления кошки и остается постоянным на протяжении всей ее жизни. Это говорит нам о том, что репрессия хромосомы X продолжает быть стабильной в клетках, создающих эту цветовую гамму.

Мы знаем, что кошками с черепаховым окрасом бывают только самки, потому что ген, определяющий цвет шерсти, находится только на хромосоме X, а не У. У котов только одна хромосома X, поэтому они могут быть или черными, или рыжими, не сочетая в себе эти два цвета.