Остановка деления или пролиферация?

Отдельный активирующий сигнал, поступающий после точки рестрикции, вызывает вход в S-фазу. Но так же может произойти и апоптоз. Апоптоз подавляется ЕGF-зависимыми событиями, происходящими до точки рестрикции. С другой стороны, выбор между пролиферацией и остановкой роста в ответ на действие ростовых факторов и ингибиторов определяется состоянием «узла рестрикции» (restriction knot).

Хорошо известно, что экзогенные стимулы, такие как EGF, TGFβ, CSF-1, интерлейкины и форболовые эфиры, а также внутриклеточные сигнальные молекулы, такие как Ras, PKC, Raf-1, ERK могут вызывать как продвижение по циклу, так и арест. Понимание этого столь просто, что часто оказывается вне зоны наблюдения: стимуляция роста происходит тогда, когда агент действует на покоящуюся клетку, в то время как остановка цикла – при его действии на клетку пролиферирующую.

Это очевидно, так как мы знаем, что митогенный сигнал одновременно активирует экспрессию циклина D и р21. Не уровень сигнала, а статус клетки определяют ответ. В покоящихся клетках можно обнаружить низкий базовый уровень циклинов DI и Е, но высокий уровень ингибитора CDK р27. В пролиферирующих клетках наоборот, обнаруживается высокий уровень циклинов DI и Е, но низкий – р27. В покоящихся клетках низкий уровень активности Raf-1 индуцирует циклин DI и пролиферацию, а в делящихся фибробластах высокий уровень Raf-1 приводит к остановке деления через активацию р21.

E2F-1 и H-Ras могут влиять на промотор р21, причем индукция р21 активированным Ras опосредуется частично E2F-1.

Один и тот же стимул может вызывать различные последствия в зависимости от Rb-статуса. Индуцированная цитокинами экспрессия р21 блокирует переходы G1/S или G2/M не может предотвратить переход G1/S в Rb-негативных клетках, что ведет к эндоредупликации.

Также важен и уровень р21. Например в клетках с низким базовым уровнем р21, повреждения ДНК вызывают только G2-арест, но не G1-чекпойнт. Более высокий уровень р21 останавливает клетки в G1.

Пострепликативные модификации ДНК. Метилирование Принятые сокращения: ДНК-метилаза - ДНК-метилтрансфераза; Dnmt1, Dnmt2, DnmtЗ — ДНК-метилазы различных семейств млекопитающих; TRD — сайт-узнающий домен ДНК-метилазы; Маsс — ДНК-метилазы различных семейств гриба Аscobolus; МЕТ, СМТ, DRМ - ДНК-метилазы различных семейств растений; М1Р - предмейотически индуцируемое метилирование; M⁵С - 5-метилцитозин; N - любой нуклеозид; РТGS- посттранскрипционное замалчивание генов; ТGS5 - транскрипционное замалчивание генов; RIР — индуцированная повторами точечная мутация.

Несмотря на изучение энзиматического метилирования ДНК эукариот более 50 лет, мы еще далеки от всестороннего понимания функциональной роли этой модификации генома. При ее изучении был обнаружен СрG-тип метилирования ДНК животных и растений и СрNрG-тип (N - любой нуклеозид) метилирования ДНК высших растений.

Современный этап исследований энзиматического метилирования ДНК эукариот связан с революционными достижениями современной биологии в области молекулярной генетики, секвенирования метилированных ДНК, а также с выделением и исследованием самих ДНК-метилтрансфераз (ДНК-метилаз). В настоящее время установлено участие энзиматического метилирования ДНК эукариотических организмов в регуляции транскрипции генов, клеточной дифференцировке и эмбриональном развитии, эпигенетическом контроле геномного импринтинга и инактивации мобильных генетических элементов. Онo обнаружено как у млекопитающих, так и у высших растений. Нарушение нормальной картины метилирования ДНК сопровождает канцерогенез и генетические заболевания человека. Существенные успехи в исследовании функций метилирования ДНК достигнуты после открытия белков, связывающихся с метилированными СрG -последовательностями ДНК и мобилизующих в эти участки гистоновые деацетилазы, которые формируют транскрипционно неактивную структуру хроматина. В этом смысле «метилирование встречает ацетилирование», т.е. метилирование ДНК и деацетилирование гистонов могут быть прочно сопряжены с формированием нетранскрибируемой структуры хроматина.

В структурно-функциональном исследовании энзиматического метилирования эукариотических ДНК существует значительный пробел, обусловленный изучением только СрG-типа этой модификации. В настоящее время выяcняется связь других сайт-специфических типов метилирования эукариотических ДНК с разными генетическими функциями. Анализ же картины метилирования целого эукариотического генома, на фоне которого развиваются нормальные и нарушенные процессы жизнедеятельности клетки, позволит понять функциональное значение этих типов метилирования ДНК и определить роль индивидуальных ДНК-метилаз в специфических генетических процессах.