Инструменты, используемые для расшифровки «гистонового кода», могут оказаться непригодными
Функция гистонов – белков, которые позволяют втиснуть целые метры ДНК в одну клетку, – зависит от ряда химических меток, маркирующих их. Этот сложная химическая система компоновки ДНК в компактные маленькие спирали или обратного их раскручивания, называемая «гистоновый код», является для ученых последним рубежом на пути к пониманию того, как человеческая жизнь может быть зашифрована в генетическом коде.
Однако недавнее исследование, проведенное учеными из Университета Северной Каролины в Чэпел Хилл, выявило ряд моментов, связанных с антителами к гистону – основными инструментами, которые используются для расшифровки этого кода, предположив, что их, возможно, потребуется тщательнее перепроверить.
«Когда я представил результаты нашего исследования на научных заседаниях, реакцией всех моих коллег без исключения были шок и страх, – говорит ведущий автор исследования доктор Брайан Штраль, профессор биохимии и биофизики в Университете Северной Каролины. – Сотни исследователей во всем мире пользуются ими и считают их точными. Однако мы выяснили, что их следует использовать с осторожностью». Доктор Штраль – сотрудник Центра комплексного изучения рака Лайнбергера при Университете Северной Каролины.
Результаты исследования, опубликованного 16 декабря 2010 г. в онлайновом журнале «Current Biology», также говорят о том, что белки, интерпретирующие инструкции гистонов, подвергаются воздействию не только определенного химического маркера, на который они насаживаются, но также и других маркеров по соседству.
Термин «гистоновый код» впервые был предложен почти десять лет назад доктором Штралем и ученым-эпигенетиком Дэвидом Эллисом, который в то время был его научным консультантом. В обзорной статье, опубликованной в журнале «Nature», которая была с тех пор процитирована более 3000 раз, Штраль и Эллис предложили модель, которая объясняла, как гистоны и их посттрансляционные модификации могут функционировать в хроматине.
Гистоны – это белковые катушки, вокруг которых оборачиваются нити ДНК, чтобы образовать пакет, называемый хроматином. В зависимости от модификаций или меток, маркирующих гистоны, ДНК либо плотно запечатана внутри этого пакета, либо лежит в открытом виде – так, чтобы ее гены можно было прочесть.
Штраль и Эллис выдвинули гипотезу о том, что различные комбинации модификаций гистонов все вместе формируют код, похожий на классический генетический код, в котором различные комбинации нуклеотидов образуют аминокислоту. Эти модификации гистонов – химические изменения типа фосфорилирования, ацетилирования и метилирования – формируют своего рода язык, который переводится с помощью белков, модулирующих хроматин.
«Но этот гистоновый код – довольно сложный путь, потому что существует более 100 различных модификаций гистонов, и они функционируют в трехмерном пространстве, которое очень трудно визуализировать, – говорит доктор Штраль. – Мы не можем сказать, что эта метка или эта комбинация модификаций будет всегда иметь какое-то определенное значение. Но зато мы можем сказать определенно – множественные модификации могут помочь одному состоянию хроматина перевесить другое, делая основную ДНК более или менее доступной для белкового механизма».
Чтобы выяснить, какими могли бы быть некоторые из этих кодов, исследователи начали создавать фрагменты гистоновых белков, каждый из которых был сконструирован таким образом, что содержал различные комбинации модификаций. Используя абсолютно новый подход к гистоновому коду, Штраль и его коллеги наносили эти модифицированные фрагменты или пептиды на предметные стекла, создавая фрагменты пептидов, схожие с наборами фрагментов ДНК.
Когда они проверили широко используемые коммерческие антитела, направленные против определенных модификаций на гистонах, таких как метилированный лизин или метиларгинин, они обнаружили, что антитела не всегда распознавали нужные сайты, хотя предполагалось, что должны были, иногда даже лучше связываясь с не-мишенями, чем с запланированными мишенями.
Эти результаты почти полностью совпадают с результатами исследования, опубликованного недавно в журнале «Nature Structural Biology» доктором Джейсоном Либом, профессором биологии из Университета Северной Каролины. Чтобы показать, что многие коммерческие антитела не выполняли свои функции, как должны были, профессор Либ использовал такие старые методы, как иммунофлюоресценция, иммунопреципитация хроматина и Вестерн-блоттинг.
Кроме того, Штраль и его коллеги обнаружили, что на антитела, равно как и на белки, связывающие хроматин, очень сильно влияли соседние модификации. «Этот результат поддерживает идею гистонового кода в том смысле, что способность белка связываться с гистонами может зависеть от особой среды модификации и не только от одной единственной модификации, – рассказал Штраль. – Наличие поблизости места ацетилирования могло повлиять на закрепление белка на нужном месте фосфорилирования. Таким образом, в целом эти модификации образуют среду, которая жизненно важна для понимания того, как белки читают гистоновый код».
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
