В каждой соматической клетке организма находится полный набор наших генов. Но в каждой клетке должны работать, конечно, не все гены, а только их часть. Если это клетка печени, то зачем в ней стали бы работать гены, отвечающие за изготовление клеток сердца?:)
Но как именно на генетическом уровне происходит такое регулирование?
Это очень сложный процесс, и я сейчас опишу лишь один предельно упрощенный пример такого механизма. Если какой-то участок генома в данной клетке оказывается ненужным, то специальным образом этот участок генома становится заблокированным (это я рассматривать сейчас не буду). Но такое эпигенетическое подавление участка генома может ли быть достаточно надежным? Нет, не может, ведь вокруг наших ДНК происходит огромное количество разных событий, вокруг них крутятся огромное количество разных РНК, белков и т.д. И было бы очень нежелательно, если бы в результате какого-то взаимодействия эта эпигенетическая надстройка вдруг сорвалась со своего места, и ген стал бы доступным для экспрессии. Вряд ли нам бы понравилось, если бы у нас на ушах время от времени вдруг стали бы образовываться глаза или ногти или кость:)
Поэтому существует дополнительная страховка от такого рода событий. Есть белки семейства Polycomb. С помощью вспомогательных белков DSP1 они прикрепляются к определенным участкам ДНК, которые называются РЕАГИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ. Длина реагирующих элементов невелика по масштабам ДНК — около 10 тысяч нуклеотидных пар. И как только Polycomb прикрепляется к реагирующему элементу, происходит важное событие — в обоих направлениях от реагирующего элемента на расстоянии десятков тысяч нуклеотидных пар кусок ДНК сворачивается в один очень плотный комок, который называется ГЕТЕРОХРОМАТИНОМ. Когда участок ДНК находится в виде гетерохроматина, то уже независимо ни от чего гены, находящиеся на нем, не могут быть экспрессированы — с них невозможно снять матричную РНК, потому что этот участок ДНК слишком сильно намотан сам на себя, на белки Polycomb. Таким образом прикрепление Polycomb к ДНК является надежной страховкой, гарантией того, что заблокированные гены уж точно работать не будут.
Важно и то, что такое образование гетерохроматина наследуется при делении клетки — дочерние клетки, образовавшиеся после деления исходной, содержат те же участки гетерохроматина.
А что же с теми генами, которые обязательно должны экспрессироваться? Гены, по которым строятся элементы клетки печени, обязательно должны быть активны в геноме, находящемся в клетках печени, и надо как-то это обеспечить, чтобы случайно они не оказались заблокированными. И наши клетки умеют делать и это. Существует антагонист к Polycomb — белки trithorax, которые прицепляются к тем же самым реагирующим элементам (так что Polycomb туда уже не сядет), и функция белков trithorax заключается в том, что они надежно поддерживают участки ДНК в раскрытом, распушённом состоянии, удобном для экспрессии генов.