Одноклеточные и низшие эукариотические организмы в эпигенетике
Одноклеточные и низшие эукариотические организмы - Saccharomyces cerevisiae , Schizosaccharomyces pombe и Neurospora crassa - позволяют проводить детальный генетический анализ, отчасти облегчаемый их коротким жизненным циклом. Переключение типов спаривания (MAT) , случающееся у S. cerevisiae и у S. pombe , дало весьма демонстративные примеры, показывающие значение контроля генов, опосредованного хроматином. У почкующихся дрожжей S. cerevisiae было показано, как уникальные белки - регуляторы "молчащей" информации ( SIR - silent information regulator) привлекают специфические модифицированные гистоны. Этому предшествовали элегантные эксперименты с использованием генетики для обоснования активного участия гистоновых белков в регуляции генов ( Clark-Adams et al., 1988 ; Kayne et al., 1988 ). У дробянковых дрожжей S. pombe паттерны модификаций гистонов, действующие как активирующие и репрессирующие сигналы, замечательным образом сходны с таковыми у многоклеточных организмов. Это открыло путь для использования мощных генетических фильтров в поисках генных продуктов, которые супрессируют или усиливают сайленсинг генов . Совсем недавно для дробянковых дрожжей был предложен целый ряд механистических моделей, связывающих механизм РНК-интерференции (RNAi) с индукцией модификаций гистонов, репрессирующих экспрессию генов ( Hall et al., 2002 ; Volpe et al., 2002 ). Вскоре после этого был сделан вывод об участии механизма RNAi и в транскрипционном сайленсинге генов у растения Arabidopsis thaliana , что подчеркнуло потенциальное значение регуляции этого типа у широкого круга организмов.
Другие нетрадиционные организмы также внесли несоразмерно большой вклад, вначале казавшийся необычным, в расшифровку эпигенетических путей.
Гриб N. crassa продемонстрировал необычный неменделевский феномен индуцируемых повторами точечных мутаций ( RIP - repeat-induced point mutations) как модель для изучения эпигенетического контроля. Позже этот организм был использован для демонстрации первой функциональной связи между модификациями гистонов и метилированием ДНК ( Tamaru and Selker 2001 ); это открытие впоследствии было распространено на высшие организмы ( Jackson et al. 2002 ).
Такие ресничные простейшие, как Tetrahymena и Paramecium , обычно используемые в биологических лабораториях в качестве удобных объектов для микроскопирования, весьма способствовали важным эпигенетическим открытиям благодаря своему уникальному ядерному диморфизму. Каждая клетка несет два ядра: транскрипционно активный соматический макронуклеус и ядро зародышевого пути - микронуклеус, который является транскрипционно неактивным. Используя макронуклеусы в качестве источника, богатого активным хроматином, исследователи смогли выполнить биохимическую очистку первого гистон-модифицирующего фермента - ацетилтрансферазы гистонов или HAT ( Brownell et al., 1996 ).
Инфузории хорошо известны также благодаря характерному для них особому явлению запрограммированной элиминации ДНК в ходе их полового жизненного цикла, включаемой малыми некодирующими РНК и модификациями гистонов.
