[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Здравствуйте. Мы начинаем наш курс, который посвящен крайне интересной области биологии под названием эпигенетика. Прежде чем мы начнем погружаться в подробности, давайте вспомним, каким образом генетическая информация хранится в клетках нашего организма. Каждая клетка нашего организма за редким исключением содержит ядро, в состав которого входят хромосомы — это те самые носители генетической информации. И в диплоидной клетке человека их 46. Вообще, хромосома — это комплекс белков и нуклеиновых кислот, в том числе дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК, как вы, наверное, догадались, которая является главным хранилищем генетической информации. В каждой клетке содержится ДНК размером порядка трех миллиардов пар нуклеотидов (если мы говорим про человека). Пары нуклеотидов — это фактически те буквы, которые мы себе представляем, когда думаем о ДНК. И фактически в каждой клетке нашего организма содержится три миллиарда таких букв. И три миллиарда таких букв кодируют нам 20 тысяч слов, то есть генов. Генетический материал в каждой клетке идентичен. Но тут у вас должен возникнуть логичный вопрос: как же так получается, что каждая клетка организма содержит один и тот же генетический материал, а вообще говоря, у нас организм состоит из 30 триллионов клеток ориентировочно, которые формируют приблизительно 200 клеточных типов. Каким же образом одна и та же ДНК позволяет сформировать такое клеточное многообразие? И в принципе, для ответа на этот вопрос мы можем представить ДНК в виде некоего текста, как, например, на вот этом слайде. Этот текст, если посмотреть на него, он лишен смысла: в нем все перепутано, и непонятно, о чем идет речь. Но если мы выделим определенные слова разным цветом, то вы легко увидите, что этот текст на самом деле содержит фрагменты произведений русских классиков. Таким же сходным образом в клетках организма содержатся все 20 тысяч генов (порядка 20 тысяч генов). Но далеко не все из них работают одновременно. И в каждой клетке работает лишь тот набор генов, который необходим конкретно ей для формирования конкретно клеточного фенотипа и получения специфических структурных свойств, которые необходимы для функционирования этой клетки. И именно такие регуляторные механизмы, которые определяют избирательную активацию нужных генов и инактивацию ненужных генов, и изучает эпигенетика. Давайте разберем более подробно термин эпигенетика. С греческого «эпи» — это над, поверх. То есть эпигенетика должна изучать что-то, что находится некоторым образом поверх генетики. Вообще говоря, конечно, это слишком амбициозно. И эпигенетические механизмы регуляции генов все-таки изучают те механизмы, которые определяют активность генов совместно с генетическими механизмами. Строго говоря, эпигенетические механизмы регуляции генов определяют корректный паттерн экспрессии генов в каждой конкретной клетке организма. Причем этот паттерн экспрессии генов определяют клеточный фенотип, который может быть наследован в ходе клеточного деления. И очень важная подробность — это то, что эпигенетические механизмы регуляции не затрагивают нуклеотидную последовательность ДНК. То есть если мы говорим о каких-то мутациях генов, которые приводят к дисрегуляции генов, то это не область изучения эпигенетики. Это классические генетические принципы работы. Какими же свойствами должны обладать эпигенетические механизмы регуляции? Во-первых, они должны быть динамичными и обратимыми, то есть клетка должна быть способна реагировать на какие-то внешние стимулы или в конце концов проходить через процесс дифференцировки, когда из слабо дифференцированной клетки образуется клетка со специализированными функциями. Очевидно, что в слабо дифференцированной клетке и в специализированной клетке работают разные наборы генов. Помимо этого такие механизмы регуляции должны быть достаточно стабильны, то есть они должны быть способны поддерживать клеточный фенотип, то есть поддерживать экспрессию конкретных генов в дифференцированной клетке. И природа придумала, как решить эту проблему. Для этого у нас существуют специальные эпигенетические модификации, уровень их регуляции располагается как бы над ДНК. И классическим примером такой эпигенетической модификации, например, является метилирование ДНК. То есть это фактически присоединение метильной группы к пятому положению цитозина, что формирует так называемый пятый нуклеотид ДНК. Метилирование ДНК играет крайне важную роль в процессах регуляции экспрессии генов. И его нарушение приводит к различным патологическим состояниям, как, например, различные онкологические заболевания. Другой уровень эпигенетической регуляции находится непосредственно в области белков, которые составляют хромосому. Это и белки — специфические активаторы генов, и, конечно же, в первую очередь белки, которые упаковывают нашу огромную молекулу ДНК в крошечное ядро, — так называемые гистоны. Гистоны могут содержать специальные модификации, которые ковалентно присоединяются к ним и в значительной мере изменяют структуру хромосомы, что позволяет привлекать белки-активаторы либо репрессоры, и определяют работу генов в конечном итоге. Эти и другие примеры эпигенетических регуляций и того, как она работает при различных патологиях и в норме, мы рассмотрим в дальнейшем в нашем курсе. Оставайтесь с нами, будет очень интересно.