Таким образом, мы видим, что специальный район генома, центромера, отличается одним классом вариантов гистонов, последовательности которых обнаруживают остатки «гонки вооружений», которая могла привести к чрезвычайной сложности центромер. Процесс RI-сборки, в каждом клеточном цикле «нацеливающий» новые нуклеосомы, содержащие CenH3, на центромеры, остается неизвестным (Amor et al., 2004а). Центромерные нуклеосомы демонстрируют примечательное отсутствие специфичности по последовательности в том, что они не только могут надежно локализоваться на неоцентромерах, которые совершенно непохожи на нативные центромеры (рис. 13.4), но и в том, что дрожжевой гомолог Cse4 может функционально замещать CENP-A человека (Wieland et al., 2004) (ни один из них не является адаптивно эволюирующим;
Talbert et al., 2004). Удивительно, что наши центромеры оставались в тех же самых положениях десятки миллионов лет без каких-либо очевидных детерминантов в виде специфических последовательностей, участвующих в поддерживающем их процессе. В той мере, в какой шигенетика означает наследственность, не зависящую от нуклеотидных последовательностей ДНК, наследование центромер в масштабах геологического времени является наиболее крайней формой, какую только можно себе представить. Тем не менее, мы все еще ищем механизм, чтобы объяснить, каким образом они поддерживают себя на протяжении даже одного клеточного цикла (дальнейшее обсуждение этой темы см. в главе 14).
6. Замещение гистоновым вариантом H3.3 обнаруживается в активном хроматине
Полагают, что транскрипционно активный хроматин, подобно центромерам, поддерживается эпигенетически и, подобно центромерам, активный хроматин обогащен вариантом гистона H3, называемым H3.3 (Henikoff and Ahmad, 2005). H3.3 очень похож по последовательности на канонические формы H3, отличаясь лишь четырьмя аминокислотами. При таких маленьких различиях можно было бы предположить, что эти две формы взаимозаменяемы. Однако у Drosophila H3.3 откладывается путем либо RC-, либо RI-сборки, тогда как H3 откладывается толко в репликационных фокусах RC-способом. Это различие между двумя вариантами закодировано в самом белке, причем три из четырех различий между H3 и H3.3 явно участвуют в предотвращении откладки H3 по способу RI (в ?-спирали 2, рис. 13.2). Очистка растворимых комплексов сборки у человека подтвердила, что эти две формы участвуют в разных процессах сборки: Н3.1 выделялся совместно с CAF-1 для RC-сборки, а H3.3 выделялся вместе с другими компонентами, в том числе с HirA, и участвовал в RI-сборке.
Хотя различия по четырем аминокислотам могли бы показаться практически несущественными, но если учесть, что человек, мухи и двустворчатые моллюски обладают H3.3, имеющими в точности одинаковую последовательность. эти отличия от H3 становятся заметными. Филогенетический анализ показывает, что пара H3/H3.3 возникала в разное время в ходе эволюции эукариот по меньшей мере четыре раза: у растений, у животных/грибов, у инфузорий и у Apicomplexa (Malik and Henikoff, 2003). Несмотря на отдельное происхождение от животных и грибов, пара H3/H3.3 животных и пара от растений (называемая Н3.1 [RC] и Н3.2 [RI] — во избежание путаницы мы обозначаем все изоформы RC как H3. а все изоформы RI как H3.3) поразительно похожи друг на друга. Один и тот же кластер аминокислот (позиции 87—90, который препятствует отложению H3 по RI-типу у Drosophila, оказался отличающимся у растений, и другое различие у животных (в позиции 31 находится Аа у H3 и либо Ser, либо Thr у H3.3) также обнаруживается у растений. Грибы особенно интересны. Исходно [ancestrally] они имеют и H3, и H3.3; однако аскомицеты, к которым относятся дрожжи и плесневые грибы, утратили форму H3. Таким образом, облигатная RC-форма гистона H3, привлекшая наибольшее внимание у животных, даже не присутствует у дрожжей.