Репрограммирование ядра в нормальном развитии у амфибий
У амфибий ядра и хромосомы ооцитов и яйцеклеток находятся в состоянии, совершенно ином, чем ядра и хромосомы соматических клеток. Зародышевый пузырек ооцита содержит максимально расправленные [expanded] хромосомы типа ламповых щеток, очень активные в отношении транскрипции ( Callan and Lloyd, I960 ), что, очевидно, отражает не только высокую долю транскрибируемых генов, но и плотную упаковку РНК-полимераз на ДНК большинства генов. Это исключительное транскрипционное состояние достигается во время раннего оогенеза и вероятно продолжается в яичнике на протяжении всей жизни взрослой самки. Зрелые спермии, напротив, максимально конденсированы и полностью неактивны в отношении транскрипции. Обычные гистоны хромосом в сперме заменены протаминами , которые обмениваются в ядрах спермиев, входящих в яйцеклетку при оплодотворении, и ядра спермиев претерпевают необычайно быструю деконденсацию приблизительно за 20 минут. У амфибий отсутствуют процессы, эквивалентные инактивации Х-хромосомы и импринтингу , которые имеют место у млекопитающих. Снижение уровня метилирования ДНК имеет место в период от оплодотворения до перехода к средней бластуле (5 часов), после чего этот уровень постепенно повышается по мере развития ( Meehan, 2003 ). Резюмируя, можно сказать, что в нормальном развитии во время гаметогенеза и в течение нескольких часов непосредственно после оплодотворения имеют место существенные события репрограммирования ядра.
Наиболее очевидным изменением, которое претерпевают трансплантированные ядра у амфибий, является увеличение объема и дисперсия хроматина. В ядрах эмбриональных клеток это происходит быстрее, чем в ядрах дифференцированных или взрослых клеток. Во всех отношениях эти трансплантированные ядра в конце концов принимают состояние ядер, присутствующих в яйцеклетках или ооцитах в норме. После трансплантации ядра наступают также изменения в синтезе нуклеиновых кислот. В ядрах неделящихся клеток, таких как клетки мозга взрослых животных, яйцеклетки быстро индуцируют синтез ДНК. Эмбрионы- трансплантаты, полученные в результате пересадок одиночных ядер в яйцеклетки, синтезируют рибосомную РНК и тРНК в такой же степени, что и эндогенные ядра эмбрионов, выращенных из оплодотворенных яиц. Картина транскрипции генов изменяется от характерной для донорских клеток к свойственной ранним эмбрионам; например, вся генная транскрипция выключается во время дробления эмбрионов-трансплантатов и затем реактивируется у выживших трансплантатов в соответствии с клеточным типом. Мышечные гены экспрессируются в мышцах эмбрионов-трансплантатов даже в том случае, если они получены от ядер кишечника ( Gurdon et al., 1984 ).
В случае пересадок ядер в ооциты в трансплантированных ядрах имеют место обширные изменения в транскрипции без какой-либо репликации ДНК. Например, у Xenopus ядра из клеток почки подавляют гены, специфичные для почки, и активируют гены, специфичные для ооцита. Некоторые из этих заново активированных генов специфичны для эмбриона, как и в случае ядер тимуса мыши, которые экспрессируют маркерный для стволовых клеток ген Oct-4 , но подавляют активность специфичного для тимуса гена Thy-1 ( Byrne et al., 2003 ). В заключение можно сказать, что у амфибий при пересадках ядер в яйцеклетки или ооциты наблюдается обширное репрограммирование транскрипции генов, так что ядра соматических клеток (и, в случае яйцеклеток, их митотическое потомство) изменяют свою транскрипцию в соответствии с транскрипцией клетки-реципиента.
