Именно в таком положении и находятся на настоящий момент ученые, пытающиеся предсказать, как все разнообразные комбинации гистоновых модификаций влияют в своей совокупности на экспрессию генов. Во многих случаях бывает вполне понятно, чего ожидать от какой-либо одной модификации, но делать сколько-нибудь точные предположения об их комбинированном влиянии не представляется возможным.
Огромные усилия прикладываются учеными для того, чтобы научиться понимать этот код; многочисленные лаборатории по всему миру и сотрудничают, и соперничают друг с другом в попытках привлечь самые быстрые и сложные технологии к решению этой проблемы. Причина этого в том, что, пусть мы и не можем пока прочесть этот код правильно, но мы знаем о нем достаточно, чтобы понимать, насколько он важен.
Много очень важной информации мы получаем из области биологии развития — науки, из которой пришли в эпигенетику многие выдающиеся исследователи. Как мы уже говорили выше, после деления одноклеточной зиготы ее дочерние клетки очень быстро начинают приобретать индивидуальные функции. Первое примечательное событие, происходящее при делении клеток, заключается в том, что клетки эмбриона на самых ранних стадиях своего развития начинают разделяться на внутриклеточную массу (ВКМ) и трофоэктодерму. Клетки ВКМ, в частности, начинают дифференцироваться и образовывать постоянно увеличивающееся количество клеток разнообразных типов. Этот спуск клеток по склонам эпигенетического ландшафта к его ложбинам является в большой степени процессом постоянным и самовозобновляющимся.
Главная идея, которую нам нужно уловить на этом этапе, состоит в представлении о том, каким образом волны экспрессии генов и эпигенетических модификаций следуют друг за другом и вытекают друг из друга. Подходящей аналогией для проникновения в суть этого процесса для нас может стать игра «Мышеловка», впервые появившаяся в начале 1960-х годов, но продолжающая пользоваться популярностью и в наши дни. В ходе игры ее участники должны построить безумно сложную мышеловку. Чтобы активировать мышеловку, в нее нужно запустить шарик. Этот шарик прокатывается через самые разнообразные и хитроумные приспособления, которыми могут быть и горка, и катапульта, и ряд ступенек, и человечек, прыгающий в воду с трамплина. Если все до единой детали головоломки размещены относительно друг друга правильно, то эта головокружительная конструкция работает как часы, и игрушечная мышка оказывается захваченной в сети. Но если лишь один ее элемент стоит чуть-чуть не на своем месте, то он выбивается из общего ряда, вся последовательность нарушается, и ловушка не срабатывает.
Развитие эмбриона во многом похоже на эту игру. Зигота заранее загружена определенными белками, полученными главным образом из цитоплазмы яйцеклетки. Эти приобретенные из яйцеклетки белки проникают в ядро, в котором прикрепляются к своим целевым генам (которые мы в честь «Мышеловки» будем называть «катапультами») и регулируют их экспрессию. Кроме этого, они притягивают к генам «катапульт» некоторые выбранные ими эпигенетические ферменты, Эти эпигенетические ферменты также могут быть позаимствованы в цитоплазме яйцеклетки, и они вызывают более продолжительные модификации ДНК и гистоновых белков хроматина, одновременно влияя и на то, как активируются или подавляются эти «катапультные» гены. Белки «катапульт» прикрепляются к генам «ныряльщиков» и активируют их. Некоторые гены «ныряльщиков» сами могут кодировать эпигенетические ферменты, что оказывает уже свое влияние на членов семейства генов «горок» и так далее. Генетические и эпигенетические белки работают в безупречно упорядоченном режиме, аналогично тому, как это происходит в «Мышеловке» после того, как в нее запускается шарик.
Иногда фактор, экспрессия которого «балансирует на грани тонко настроенного равновесия, экспрессируется клеткой с небольшим отклонением в одну или другую сторону. В этом случае возникает вероятность изменения пути развития, по которому движется клетка, как могло бы быть, если двадцать «Мышеловок» соединить друг с другом. Едва уловимые отклонения в том, как элементы головоломки соотносятся друг с другом или, как катится шарик в критические моменты, способны активировать одну ловушку и отключить другую.