ИСТИНА

Ключевым фактором эпигенетических механизмов являются гистоновые белки. Они отвечают за компактизацию и функционирование хроматина посредством влияния на плотность его упаковки. Существует пять типов эукариотических гистонов: коровые H2A, H2B, H3, H4 и линкерный гистон H1 (H5 у птиц). Основную часть гистоновых белков в хроматине занимают канонические формы, которые экспрессируются в ходе репликации и отвечают за упаковку ДНК. Однако, в ходе жизнедеятельности эукариотической клетки встречаются варианты гистонов, которые встраиваются в нуклеосому и изменяют ее стабильность, чтобы регулировать работу определенных участков генома. На протяжении длительного времени считалось, что белки гистонов медленно эволюционируют и практически не имеют различий, за исключением хвостов, которые имеют огромное количество модификаций. Однако, сегодня известно, что даже у эволюционно родственных организмов может быть широкий спектр вариантов гистонов, обладающих различными функциональными особенностями. Например, варианты macroH2A и H2A.B отвечают за регуляцию экспрессии генов, в то время как H2A.X и H2A.Z реагируют на повреждения ДНК [1]. Стоит отметить, что некоторые варианты отделились от канонических гистоновых белков значительно раньше других. Так, филогенетический анализ [2] демонстрирует, что H2A.Z отделился от других H2A до диверсификации эукариот, тогда как macroH2A появился значительно позже. Существуют варианты гистонов, которые обнаружены только в одной таксономической группе или в одном типе клеток. Например, гистоновый вариант H2A.W специфичен для растений [3], а OO H1.8 характерен для ооцитов млекопитающих. Несмотря на существование множества факторов, демонстрирующих филогенетическое, функциональное и видовое разнообразие гистоновых белков, до сих пор отсутствуют комплексное понимание и систематизированные знания о различных вариантах и их значимости. Короткие (short) H2A представляют собой класс, состоящий из нескольких вариантов гистонов семейства H2A у плацентарных млекопитающих, экспрессирующихся в основном во время развития мужских половых клеток млекопитающих до почти полной замены гистонов протаминами в ядрах сперматозоидов [4]. Для того, чтобы провести филогенетический анализ и выявить их особенности, мы собрали их аминокислотные последовательности, в том числе для недавно открытого варианта H2A.Q [4], и некоторые последовательности других вариантов из семейства H2A. На основе множественных выравниваний, которые были получены с помощью MUSCLE, мы построили филогенетическое дерево с применением алгоритмов PhyML [5], которые базируются на методах максимального правдоподобия. Опираясь на него, мы смогли сделать вывод о том, что короткие H2A возникли самыми последними в эволюционной истории на сегодня. Самым близким ортологом является гистоновый вариант H2A.R. Важно отметить, что внутри каждого подсемейства (H2A.B, H2A.P, H2A.Q, H2A.L) выделяются отдельные клады. Причем у варианта H2A.Q они одни из наиболее выраженных: можно выделить как минимум 4 клады. Также мы провели кластеризацию аминокислотных последовательностей коротких H2A с использованием алгоритма иерархической кластеризации UPGMA и проанализировали матрицу попарной идентичности. Результаты продемонстрировали, что медианное значение идентичности среди всех последовательностей short H2A составило менее 36%, при этом внутри каждого отдельного подсемейства - не менее 43%, но и не более 59%. Также, полученные кластеры хорошо вписываются в концепцию эволюционного анализа. Мы видим, что каждый кластер содержит в себе все последовательности одной или нескольких клад, наблюдаемых на филогенетическом дереве. Этот факт означает, что эволюционно образовавшиеся клады могут иметь важные функциональные отличия. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МД-1131.2022.1.4.