Генетики из Института ван Анделя в США выяснили механизм наследования приобретенных признаков. Ошибки в этом процессе могут приводить к развитию злокачественных клеток, однако ученые определили белки, на которые можно подействовать лекарственными препаратами. Результаты исследования авторы работы представили в статье, опубликованной в журнале eLife.
Гены могут включаться и выключаться при действии эпигенетических регуляторов — соединений, которые не изменяют нуклеотидную последовательность ДНК (то есть не вызывают мутации). Одним из таких регуляторов является метильная группа (CH3). Она связывается с определенными участками в генах, подавляя активность последних — это называется метилированием.
Влияние на организм внешней среды часто приводит к изменениям в метилировании. Такие модификации (в том числе и те, что вызывают рак) могут передаваться потомству. Однако ученые не в полной мере понимали, как происходит это наследование.
Исследователи выяснили, что ключевую роль в процессе играет белок UHRF1. С помощью ряда других молекул он копирует эпигенетическую информацию (выраженную в последовательностях метильных групп) с одной цепи ДНК на другую. Множество белков UHRF1, таким образом, образуют сеть регуляции генов.
Во время деления клетки образуются новые цепи ДНК. UHRF1 определяет по отсутствию в них метильных групп, какие цепи являются «свежими». Он также распознает присоединенные к ДНК специфичные белки, называемые гистонами, и присоединяет к ним еще один белок — убиквитин. Последний играет роль своеобразного флага, указывающего ферменту ДНК-метилтрансферазе, что к этому участку необходимо присоединить метильную группу. Постепенно картина метилирования дочерней цепи ДНК становится аналогичной той, что была у родительской.
Обнаруженная учеными схема регуляции может стать основой для разработки методов скрининга, которые должны будут находить сбои в функционировании молекул. Это позволит эффективно выявлять цели для соответствующих лекарственных препаратов.