Варианты гистонов: основные выводы и перспективы исследований
Варианты гистонов обеспечивают'наиболее фундаментальный уровень дифференцировки хроматина, и альтернативные механизмы откладки различных вариантов потенциально могут устанавливать и поддерживать эпигенетические состояния. Гистоны H2A , H2B , HЗ и H4 занимают разные положения в коровой частице в результате эволюционного процесса, начавшегося до появления последнего общего предка эукариот. Ключевые эволюционные инновации остаются неопределенными, в том числе возникновение октамера из анцестрального тетрамера типа НЗ*Н4, и мы ожидаем секвенирование большего числа геномов архей и примитивных эукариот, которые могли бы оказаться отсутствующими связующими звеньями. Последующее усложнение четырех коровых гистонов в разные варианты обеспечило основу для эпигенетических процессов, включая развитие и расхождение хромосом. Для полного понимания эпигенетической наследственности нам нужно лучше понимать процессы включения вариантов путем замещения канонических гистонов. Важным достижением последнего времени является характеристика независимых от репликации путей сборки, предназначенных для конкретных вариантов.
Центромеры представляют собой наиболее бросающиеся в глаза примеры очень разного хроматина, которые можно приписать особым свойствам того или иного варианта гистона. Хотя ясно, что нуклеосомы, содержащие CenHЗ , образуют фундамент центромеры, главным вызовом для будущих исследований остается вопрос о том, каким именно образом они откладываются в одно и то же место в каждом клеточном поколении в отсутствие даже намека на сиквенс-специфичность.
Становится очевидным, что с вариантами гистонов связаны также эпигенетические свойства активных генов. Транскрипционно активные локусы обогащены и HЗ.З , и H2AZ , и расшифровка процессов сборки, ответственных за это обогащение, представляет собой важную область текущих исследований. Динамическое поведение хроматина ведет к пониманию того, что транскрипция, ремоделинг хроматина и модификация гистонов могли бы быть сопряжены со сборкой и разборкой нуклеосом. Изучение динамических процессов, связанных с обновлением гистонов, находится лишь на ранней стадии, и мы ожидаем технологических достижений в молекулярной биологии, цитогенетике, биохимии и структурной биологии, которые можно будет использовать для лучшего понимания динамической природы хроматина.
Помимо этих универсальных процессов варианты гистонов участвуют и в конкретных эпигенетических явлениях. В случае X-хромосомы млекопитающих три разных варианта H2A , фосфо-H2AX , macroH2A и H2AВbd , рекрутированы для участия в сайленсинге или активации генов в целях инактивации зародышевой линии или компенсации дозы. Понимание функции этих вариантов в эпигенетических процессах остается важным вызовом на будущее.
Получение первой структуры коровой частицы нуклеосомы с высоким разрешением ( Luger et al., 1997 ) стало плодотворным достижением в выяснении свойств хроматина. Путем такого усложнения этой базовой структуры, которое имело биологические последствия, варианты гистонов дают возможность углубить наше понимание того, каким образом эти удивительные [fascinating] архитектурные белки эволюционировали, чтобы играть разнообразные роли в эпигенетических процессах.
