Генетика

  • Эпигенетическая регуляция как основа долговременных изменений нервной системы: в поисках механизмов специфичности

    Адаптивные долговременные изменения в функционировании нервной системы (пластичность, память) не записываются в геноме, но напрямую связаны с изменениями экспрессии многих генов, составляющих эпигенетическую регуляцию. Обобщая известные данные о роли эпигенетики в регуляции пластичности и памяти, сотрудники Лаборатории клеточной нейробиологии обучения выделили несколько ключевых аспектов. (1) Различные комплексы ремоделирования хроматина и ДНК-метилтрансферазы могут быть организованы в многопротеиновые репрессорные комплексы высокого порядка, которые совместно действуют как «молекулярные тормозные колодки», избирательно ограничивая транскрипционную активность специфических генов в состоянии покоя. (2) Соответствующие физиологические стимулы вызывают каскад биохимических событий в активированных нейронах, приводящих к транслокации различных сигнальных молекул (протеинкиназ, NO-содержащих комплексов) в ядро. (3) Специфичное для стимула нитрозилирование и фосфорилирование различных эпигенетических факторов связано со снижением их ферментативной активности или изменениями внутриклеточной локализации, что приводит к временной дестабилизации репрессорных комплексов. (4) Устранение «молекулярных тормозов» открывает «критическое временное окно» для глобальных и локальных эпигенетических изменений, запускающих определенные транскрипционные программы и модуляцию эффективности синаптических связей. Можно предположить, что обратимые посттрансляционные модификации гистонов служат основой пластических изменений нейронной сети. С другой стороны, метилирование ДНК и зависящая от метилирования организация трехмерного хроматина могут служить стабильной молекулярной основой для долгосрочного поддержания пластических изменений и памяти.