2) в процессе заселения гонад первичными половыми клетками (+)
3) при 2 делении дробления
4) при 1 делении дробления
Первая волна эпигенетического перепрограммирования генома связана с развитием половой линии. После миграции первичных половых клеток в гонадные валики происходит масштабное стирание ранее сформированных метильных меток, включая родительские геномные импринты, а затем начинается установление новых, полоспецифических паттернов метилирования. Поэтому в учебной классификации начало первой волны метилирования связывают с заселением развивающихся гонад первичными половыми клетками.
Метилирование ДНК представляет собой присоединение метильной группы преимущественно к цитозину в CpG-динуклеотидах. Новые метильные метки формируются при участии ДНК-метилтрансфераз DNMT3A и DNMT3B, а в половых клетках важную регуляторную роль играет DNMT3L. При оплодотворении и первых делениях дробления преобладает противоположный процесс — глобальное деметилирование родительских геномов, необходимое для восстановления эпигенетической пластичности эмбриона; следовательно, эти стадии не соответствуют первой волне установления метилирования.
| Этап развития | Изменение метилирования ДНК | Биологическое значение |
|---|---|---|
| Миграция первичных половых клеток | Прогрессирующее глобальное деметилирование | Удаление эпигенетической памяти соматических клеток-предшественников |
| Заселение гонадных валиков | Завершение стирания импринтов и запуск полоспецифической эпигенетической программы | Начальный этап первой волны перепрограммирования половой линии |
| Развитие мужских половых клеток | Пренатальное метилирование de novo в просперматогониях | Формирование отцовских геномных импринтов |
| Рост ооцитов | Более позднее постепенное метилирование de novo | Установление материнских геномных импринтов |
| Оплодотворение | Начало новой волны глобального деметилирования | Устранение большей части гаметоспецифических эпигенетических различий |
| Первые деления дробления | Активное и пассивное снижение уровня метилирования | Поддержание высокой эпигенетической пластичности бластомеров |
| Постимплантационное развитие | Массовое метилирование de novo в соматических клеточных линиях | Закрепление тканеспецифической экспрессии генов и клеточной дифференцировки |
Эпигенетическое перепрограммирование не сводится к одномоментному присоединению метильных групп, а включает последовательные стадии стирания и повторного установления меток. В половой линии этот процесс необходим для корректной передачи геномного импринтинга следующему поколению. Нарушения работы DNMT- и TET-зависимых механизмов могут приводить к дефектам гаметогенеза, раннего эмбрионального развития и импринтинговым заболеваниям. Первые деления дробления относятся преимущественно к периоду деметилирования, поэтому не являются исходной стадией первой волны метилирования.