Большинство гистоновых модификаций значительно более вариативно. Некая модификация может быть произведена на каком-либо гистоне определенного гена, затем удалена, а позже возвращена обратно. Это происходит в результате реакции на самые разнообразные стимулирующие сигналы, поступающие в ядро клетки извне. Природа этих стимуляторов может варьироваться до безграничных пределов. В некоторых типах клеток гистоновый код может меняться, реагируя на гормоны. Ими могут быть и инсулин, проникающий в клетки мышц, и эстроген, воздействующий на клетки груди во время менструального цикла. В головном мозге гистоновый код может меняться в ответ на прием таких наркотических препаратов как кокаин, тогда как в клетках, выстилающих пищеварительный канал, схема эпигенетических модификаций будет меняться в зависимости от количества жирных кислот, вырабатываемых бактериями кишечника. Такие изменения гистонового кода являются одним из ключевых способов взаимодействия внешних факторов (окружающей среды) и внутренних (наших генов) при создании любого высшего организма на земле во всей его сложности.
Гистоновые модификации также позволяют клеткам «испытывать» определенные модели экспрессии генов, особенно в процессе развития. Гены временно подавляются, когда репрессивные гистоновые модификации (которые снижают уровень экспрессии генов) затрагивают гистоны, соседние с этими генами. Если репрессия генов идет на пользу клетке, то гистоновые модификации могут продолжаться достаточно долго, чтобы вызвать метилирование ДНК. Гистоновые модификации притягивают белки-дешифраторы, которые выстраивают комплексы из других белков на нуклеосоме. В некоторых случаях эти комплексы могут включать в себя DNMT3 А или DNMT3B —два фермента, доставляющие метиловые группы на мотивы CpG в ДНК. В таких ситуациях ОЫМТЗАили ЗВ могут «вытягиваться» из комплекса на гистоне и метилировать соседнюю ДНК. Если метилирование ДНК оказывается достаточным, экспрессия гена будет подавлена. В чрезвычайных обстоятельствах вся область хромосомы может стать сверхплотной и оставаться подавленной на протяжении многочисленных делений клетки или даже сохраняться таким десятилетиями в таких неделящихся клетках как нейроны.
Почему организм для регулирования экспрессии генов создал в процессе эволюции такие сложные схемы гистоновых модификаций? Эта система представляется особенно запутанной, если сравнивать ее с довольно бескомпромиссной механикой метилирования ДНК. Одна из причин этого, вероятно, состоит в том, что благодаря ее сложности появляется возможность производить предельно выверенную, точную настройку экспрессии генов. Благодаря этому процессу клетки и организмы могут соответствующим образом корректировать экспрессию генов для адекватного реагирования на изменения окружающей среды, такие как недостаток питательных веществ или воздействие вирусов. Однако, в чем мы убедимся из содержания следующей главы, такая точная настройка может привести и к некоторым очень неожиданным последствиям.
Глава 5. Почему однояйцевые близнецы не совсем одинаковы?
В жизни есть две вещи, к которым мы никогда не можем быть готовы: это близнецы.
На протяжении многих десятилетий во всех человеческих культурах много внимания и интереса вызывала тема однояйцевых близнецов, не утратившая своей актуальности и в наши дни. Если мы обратимся за примерами лишь к западноевропейской литературе, то тут же найдем упоминание об однояйцевых близнецах Менехме и Социкле в одном из произведений Тита Макция Плавта, написанном приблизительно в 200 году до н. э., и интерпретацию этого же сюжета в «Комедии ошибок» Шекспира, датируемой 1590 годом; познакомимся с близнецами Труляля и Траляля из сказки «Алисы в Зазеркалье» Льюиса Кэрролла, появившейся в 1871 году. Близнецы Уизли также присутствуют в современном цикле романов о Гарри Поттере писательницы Дж. К. Роулинг. Есть что-то интригующее в двух людях, выглядящих абсолютно одинаково.
Но есть и нечто такое, что вызывает у нас еще более острый интерес, нежели невероятная похожесть однояйцевых близнецов — это происходит тогда, когда мы замечаем различия между ними. Эта особенность постоянно находит свое отражение и нещадно эксплуатируется в кинематографе, начиная с Фредерика и Хуго в «Кольце вокруг Луны» Жана Ангуила и заканчивая Беверли и Эллиоттом Мэнтлами в «Связанных смертью» Дэвида Кроненберга. Мысленно доведя эти различия до максимума, вы даже сможете привести в пример доктора Джекилла и его вторую ипостась, мистера Хайда, являющего отражением абсолютного зла. Нет нужды продолжать искать подтверждения тому, что различия между однояйцевыми близнецами всегда захватывали воображение творческих людей из всех сфер искусства; в равной степени не оставляют они равнодушными и научный мир.