roX РНК облегчают сборку и "нацеливание" комплекса MSL на Х-хромосому
Некодирующие РНК roX облегчают сборку и "нацеливание" комплекса MSL на Х-хромосому.
РНК roX были выделены после совместной иммунопреципитации белков MSL, демонстрируя тем самым физическую ассоциацию этих РНК с данным комплексом ( Meller et al., 2000 ; Smith et al., 2000 ). Неизвестно, сосуществуют ли РНК roX или же образуют два отдельных типа MSL. Серия делеций roX1 показала, что нет ни одного сегмента длиной 300 нуклеотидов, который был бы абсолютно существенным для функции, что заставляет предполагать внутреннюю избыточность ( Stickenholz et al., 2003 ). РНК roX демонстрируют удивительный уровень гибкости; это позволяет думать, что они, скорее, могут декорировать поверхность комплекса MSL, чем образуют в нем какую-то высокоинвариантную структуру. Частичная очистка комплекса позволяет предполагать наличие плотного кора, состоящего из белков MSL1 , MSL2 , MSL3 и MOF , причем РНК roX и геликаза MLE сохраняются лишь при очень низких концентрациях солей ( Smith et al., 2000 ). Этот минимальный белковый коровый комплекс, лишенный РНК roX, все еще может in vitro специфически ацетилировать в нуклеосомах гистон Н4 по лизину 16 ( Morales et al., 2004 ), что согласуется с идеей, что РНК roX участвуют в сборке или "нацеливании" компенсации дозы, а не играют прямую роль в регуляции генов.
Как комплекс MSL связывается с Х-хромосомой и что он распознает? В отсутствие обеих РНК roX или же либо MLE, MSL3, либо MOF частичные комплексы MSL связываются с подгруппой из приблизительно 35-70 сайтов ( рис. 16.6 ). Эти "высокоаффинные" сайты сравнили у мутантов mle, msl3 и mof и нашли, что на цитологическом уровне они в большой мере одинаковы, но их молекулярная идентичность пока еще неизвестна. Ключевым дефектом у мутантов mle может быть их неспособность инкорпорировать РНК roX в частичные комплексы, поскольку эти РНК ко-локализуются вместе с частичными комплексами в отсутствие MSL3 или MOF, но не в отсутствие MLE ( Meller et al., 2000 ). В отсутствие либо MSL1, либо MSL2 ни один из остальных белков MSL или РНК roX не сохраняет способность распознавать Х-хромосому, что приводит к предположению, что MSL1 и MSL2 совместно обеспечивают по крайней мере первоначальную специфичность "нацеливания" на X. Тем не менее, ни один из этих белков не несет известный ДНК-связывающий мотив, и связывание с ДНК in vitro не было продемонстрировано.
Что же могло бы быть сигналом специфичности на Х-хромосоме, что привлекало бы этот комплекс? Можно представить себе две очень общие модели регулирования целой хромосомы. Одиночный сайт или ограниченное число сайтов могли бы контролировать хромосому в сis-конфигурации , как это имеет место в случае Х-инактивации у млекопитающих (глава " Компенсация дозы у млекопитающих "). Этот механизм требует либо компартментализации комплекса в специфическом месте ядра, либо регулирования на очень больших расстояниях посредством распространения факторов из центрального района на остальные части хромосомы. В соответствии с другим крайним вариантом, хромосома могла бы иметь уникальные идентифицирующие последовательности, разбросанные по всей ее длине. В этом случае любой сегмент хромосомы мог бы регулироваться автономно. Между этими двумя моделями находится целый спектр возможностей, включая комбинацию центральных контрольных районов с диспергированными последовательностями, которые облегчают регуляцию на больших расстояниях.
РНК roX в норме кодируются Х-хромосомой: ген roX1 находится возле ее конца, а ген roX2 - около середины эухроматической части Х-хромосомы. Подобно гену Xist у млекопитающих гены roX могут находиться на Х- хромосоме для того, чтобы "нацеливать" сборку комплекса MSL на эту хромосому. Когда гены roX перемещаются на аутосомы как трансгены, они энергично привлекают белки MSL к новым сайтам, в которые произошла вставка ( рис. 16.7 ), где этот комплекс, по-видимому, распространяется в c/s-конфигурации на разные расстояния во фланкирующие последовательности ( Kelley et al., 1999 ; Kageyama et al., 2001 ). В специфических генетических условиях, например когда на Х-хромосоме нет конкурирующих эндогенных генов roХ, неизменно наблюдается экстенсивное распространение с аутосомных трансгенов roХ ( рис. 16.7 ) ( Park et al., 2002 ). Это экстенсивное распространение усиливается сверхэкспрессией MSL1 и MSL2, ключевых лимитирующих белков MSL, и уменьшается сверхэкспрессией РНК roX с конкурирующих трансгенов, позволяя предполагать, что успешная ко-транскрипционная сборка комплексов MSL может управлять локальным распространением ( Oh et al., 2003 ). Эффективная сборка функциональных комплексов MSL в ядре может быть первичной функцией РНК roХ. Первоначальная сборка в генах roX на Х-хромосоме должна, вероятно, усиливать эффективность "нацеливания" на Х-хромосому, но очевидно не является существенной для окончательного "нацеливания", поскольку гены roX могут функционировать в trans-конфигурации ( Meller and Rattner, 2002 ).
Помимо высокоаффинных сайтов, упоминавшихся выше, очевидно, что этот комплекс обнаруживает разные степени сродства к большому числу дополнительных сайтов вдоль всей Х-хромосомы ( Demakova et al., 2003 ). В стабильных транслокационных штаммах распространение комплексов MSL с Х-хромосомы в смежные аутосомные последовательности не является очевидным ( Fagegaltier and Baker, 2004 ). Следовательно, даже если распространение комплексов MSL является главным механизмом покрытия [covering] Х-хромосомы, весьма вероятно, что имеется некая дополнительная характеристика Х-хромосомы, являющаяся причиной того, что комплекс MSL очень благоприятствует связыванию с X, а не с аутосомами. Действительно, в результате исследования транслокаций Х:A и ограниченного набора полученных из X трансгенов оказывается, что большинство сегментов Х-хромосомы длиной порядка 30 т.о. обладают способностью привлекать комплекс MSL; более мелкие сегменты дают менее постоянные результаты ( Oh et al., 2004 ).
Каким образом эти разнообразные наблюдения можно согласовать с моделью "нацеливания" комплекса MSL на Х-хромосому? Модель узнавания Х-хромосомы, лучше всего согласующаяся с существующими данными, изображена на рис. 16.8 . В этой модели комплексы MSL собираются в сайтах транскрипции РНК rоХ и впоследствии получают доступ к фланкирующим и удаленным сайтам на Х-хромосоме на основе их относительного сродства к комплексу MSL. Происходит ли некоторая или даже основная часть "нацеливания" в норме исключительно в trans-конфигурации или же путем некоторого варианта локального распространения в cis-конфигурации - неизвестно. Однако ясно, что комплекс MSL явно предпочитает связываться с сегментами Х-хромосомы, а не с аутосомами. Хотя на сегодняшний день не известно, чтобы какая-то простая нуклеотидная последовательность однозначно определяла Х-хромосому, возможно, будет обнаружена некая вырожденная последовательность, когда целые геномы многочисленных видов Drosophila станут доступными для сравнения.
