Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Медоносные пчелы пользуются метилированием ДНК совершенно иначе. Они не метилируют повторяющиеся участки или транспозоны, так что, очевидно, они располагают другими способами контроля этих потенциально опасных элементов. Они метилируют мотивы CpG на участках генов, которые кодируют аминокислоты, а не на областях промоторов генов. Медоносные пчелы не пользуются метилированием ДНК для репрессии генов. У них метилирование ДНК присутствует на генах, которые экспрессируются во всех тканях, а также на генах, которые обычно экспрессируются многими другими видами насекомых. Метилирование ДНК у них действует как механизм тонкой настройки тканей медоносной пчелы. Он регулирует активность генов, чуть повышая или понижая их «громкость», но не выступает в роли переключателя в позиции «включено-выключено»[270]. Схемы метилирования ДНК также жестко согласованы с контролем сплайсинга мРНК в тканях медоносных пчел. Однако нам по-прежнему неизвестно, как именно эта эпигенетическая модификация влияет на способы обработки пчелами информации[271].

Мы находимся только в самом начале пути, в течение которого нам предстоит расшифровать все тонкости эпигенетической регуляции у медоносных пчел. Так, в геноме медоносных пчел насчитывается до 10 000 000 островков CpG, но в каждом типе тканей метилированию подлежат только менее 1 процента из всех островков. К сожалению, столь низкая степень метилирования существенно затрудняет анализ результатов этой эпигенетической модификации. Последствия нокдауна гена Dnmt3 подсказывают нам, что метилирование ДНК крайне важно для развития медоносных пчел. Но, учитывая, что метилирование ДНК является для этого вида механизмом тонкой настройки, вполне вероятно, что нокдаун Dnmt3 приводит к ряду отдельных незначительных изменений в относительно большом количестве генов, а не к резким изменениям в нескольких генах. Такого рода слабые изменения наиболее сложно анализировать и исследовать экспериментально.

Медоносные пчелы не являются единственным видом насекомых, которые сформировали сложные сообщества с различными физическими формами и функциями генетически идентичных особей. Эта же модель независимо повторяется неоднократно, включая в себя различные виды ос, термитов, пчел и муравьев. Мы пока не знаем, одинаковые ли эпигенетические процессы используют все эти виды. Шелли Бергер из университета Пенсильвании, с чьей работой, посвященной исследованию проблем старения, мы познакомились в главе 13, принимает участие в крупном проекте, направленном на изучение генетических и эпигенетических особенностей муравьев. Проведенные в рамках этой работы эксперименты уже продемонстрировали, что, по крайней мере, два вида муравьев также метилируют ДНК в своем геноме. У представителей различных социальных групп в колониях насекомых экспрессия различных эпигенетических ферментов варьируется [272]. Эти данные дают основание предположить, что механизм эпигенетического контроля членов колонии общественных насекомых в ходе эволюции подвергался изменениях ни один раз.

На настоящий момент, однако, наибольший интерес в мире вне пределов эпигенетических лабораторий сосредоточен на маточном молочке, так как его применение в качестве оздоровительного средства уже имеет довольно длинную историю. Впрочем, стоит заметить, что существует очень мало надежных свидетельств его какой-либо существенной пользы для человека. 10ГДК, которая, как установил Марк Бедфорд с коллегами, является ингибитором гистондеацетилазы, может влиять на рост клеток кровеносных сосудов[273]. Теоретически, это могло бы оказаться полезным при лечении рака, так как новообразованиям для продолжения роста требуется активное снабжение кровью. Однако пока мы очень далеки от уверенности, что маточное молочко действительно способно препятствовать развитию рака или каким-либо иным способом поддерживать здоровье человека. Наверняка нам известно лишь то, что с эпигенетической точки зрения пчелы и люди не одинаковы. И это, пожалуй, к лучшему, если только вы не принадлежите к ярым сторонникам монархии…

Глава 15. Зеленая революция

Увидеть мир в одной песчинке И Космос весь — в лесной травинке, Вместить в ладони бесконечность И в миге мимолетном вечность…

Уильям Блейк, из «Песен Невинности»