Упоминаний об эпигенетике вы не встретите в школьном учебнике биологии, а ведь эта наука рассказывает, как клетка реализует свой генетический потенциал, «вылепливая» из одного и того же «теста» (последовательности ДНК) совершенно разные «пироги»: клетки эпителия, легкого, нервной ткани и многие другие. Эпигенетика изучает хроматин: ДНК и ассоциированные с ней РНК и белки, а также взаимодействия между ними.
У эукариот молекулы ДНК в клеточном ядре упакованы в хромосомы, в которых одна длинная молекула ДНК намотана на глобулы из белков-гистонов (как бусины на нитке) и сложена в компактную структуру вмeсте с другими молекулами белков и РНК. Всё вещество хромосом называют хроматином. Еще в 1928 году Эмиль Хайтц заметил, что одни участки хроматина компактнее других, и разделил хромосомное вещество на развернутый эу- и компактный гетерохроматин.
За эту компактность, «упаковку» хроматина, ответственны специальные белки — гистоны. Глобулы из гистонов носят название нуклеосом. Нуклеосомы устроены удивительно регулярно: каждая глобула имеет один и тот же план строения — восемь молекул гистонов (по две молекулы гистонов 2А (H2А), 2B (H2B), 3 (H3) и 4 (H4)) сложены в компактную структуру таким образом, что тетрамер (комплекс из четырех белков) из гистонов H3 и H4 оказывается «зажат» между двумя димерами (комплексами из двух белков) H2A и H2B. Вокруг одной глобулы обернуто 146 пар оснований молекулы ДНК (правда, в редких случаях фиксировалось 147 п.о.). Такая упаковка позволяет уложить ДНК длиной в 2 метра в ядро размером в несколько микрометров, а также регулирует чтение генов.
Части гистонов выступают из нуклеосом и могут быть модифицированы — специальные белки-«писатели» пришивают к гистоновым «хвостам» разные химические группы: метильные, ацетильные, фосфатные, кротонильные, цитратные, серотонильные или же небольшие белки: убиквитин и SUMO. Другие белки — «читатели» — взаимодействуют с метками гистоновых «хвостов», причем в белках-«читателях» есть модули, специфично узнающие определенные метки. Еще есть специальные белки-«стиратели», снимающие метки с гистонов.
Интересно, что нуклеосомы могут отличаться друг от друга не только модификациями гистонов, но и самими гистонами. Есть так называемые варианты гистонов, которые могут заменять канонические гистоны в нуклеосомах. И структура нуклеосом с такими измененными гистонами слегка меняется.
В работе этих элементов и заключается предмет изучения эпигенетики, подробнее о котором вы можете прочитать тут: https://biomolecula.ru/articles/molekuly-i-epigenom
