4. Изменения, связанные с репрограммированием ядра
Стратегии, используемые в раннем развитии, у амфибий и у млекопитающих очень различаются. Например. дробление эмбриона лягушки проходит быстро, примерно по 30 минут на каждый клеточный цикл, в противоположность эмбриону млекопитающих, который проходит всего лишь одно деление дробления за 24 часа после оплодотворения. Кроме того, зиготический геном лягушки начинает экспрессироваться лишь спустя 12 митотических циклов, на переходе к средней бластуле, в противоположность геному мышиного эмбриона, активирующемуся на 2-клеточной стадии. Таким образом, можно не удивляться тому, что эти различные стратегии развития, используемые у амфибий и млекопитающих, влияют и на репрограммирование соматического донорского ядра. В этой главе эпигенетическое репрограммирование, имеющее место в нормальном развитии, сопоставляется с репрограммированием у клонов лягушек и млекопитающих. Интересный вопрос заключается в том, влияет ли эпигенетическое состояние соматического донорского ядра на картину экспрессии генов у клонированных эмбрионов. Это называется «эпигенетической памятью» и будет обсуждаться далее в этой главе.
4.1. Амфибии
У амфибий ядра и хромосомы ооцитов и яйцеклеток находятся в состоянии, совершенно ином, чем ядра и хромосомы соматических клеток. Зародышевый пузырек ооцита содержит максимально расправленные [expanded] хромосомы типа ламповых щеток, очень активные в отношении транскрипции (Callan and Lloyd, 1960), что, очевидно, отражает не только высокую долю транскрибируемых генов, но и плотную упаковку РНК-полимераз на ДНК большинства генов. Это исключительное транскрипционное состояние достигается во время раннего оогенеза и вероятно продолжается в яичнике на протяжении всей жизни взрослой самки. Зрелые спермин, напротив, максимально конденсированы и полностью неактивны в отношении транскрипции. Обычные гистоны хромосом в сперме заменены протаминами, которые обмениваются в ядрах спермиев, которые входят в яйцеклетку при оплодотворении, и ядра спермиев претерпевают необычайно быструю деконденсацию приблизительно за 20 минут. У амфибий отсутствуют процессы, эквивалентные инактивации Х-хромосомы и импринтингу, которые имеют место у млекопитающих Снижение уровня метилирования ДНК имеет место в период от оплодотворения до перехода к средней бластуле (5 часов), после чего этот уровень постепенно повышается по мере развития (Meehan, 2003). Резюмируя, можно сказать, что в нормальном развитии во время гаметогенеза и в течение нескольких часов непосредственно после оплодотворения имеют место существенные события репрограммирования ядра.