Xist-PHK, сайленсинг генов и сборка гетерохроматина
Так что же делает ген Xist? Имеются убедительные данные, что ген Xist и его продукт, РНК, обеспечивают как переключатель, инициирующий Х-инактивацию в cis-конфигурации , так и средство распространения сайленсинга по хромосоме. Данные показывают, что
- 1) Xist уникален в том отношении, что он экспрессируется только с Xi ,
- 2) уровни Xist-РНК резко возрастают у предимплантационных эмбрионов во время Х-инактивации,
- 3) апрегуляция Xist предшествует Х-инактивации и, по-видимому, является абсолютно необходимой для нее,
- 4) Xist-PHК колокализуется с Xi (неактивной Х-хромосомой) в интерфазных ядрах и распределяется по одной из двух метафазных Х-хромосом ( рис. 17.3 ) и
- 5) содержащие Xist трансгены, будучи вставлены в аутосомы, могут индуцировать по крайней мере некоторые свойства неактивного хроматина.
В результате (сверх)экспрессии аутосома в cis-конфигурации покрывается продуктом, и параллельно возникает подобная гетерохроматину, транскрипционно "молчащая" структура хроматина ( Heard et al., 1999 и помещенные там ссылки). Эти открытия заставляют предположить, что Xist-РНК и необходима, и достаточна для включения формирования гетерохроматина и транскрипционного сайленсинга. Однако продолжающаяся экспрессия Xist не требуется для поддержания Х-инактивации. Например, у гибридов соматических клеток человека и грызуна, где экспрессия Xist утрачена на Xi-хромосоме человека, которая сохраняется на фоне хромосом грызуна, поддерживается сайленсинг генов, сцепленных с Х-хромосомой ( Brown and Willard, 1994 ). Эта тема обсуждается далее, в разделе " Реактивация и репрограммирование Х-хромосомы ".
Важно отметить, что ассоциация Xist-PHK с Xi избирательна. Она не обнаруживается вдоль PAR (которое остается активным и эухроматиновым) или в конститутивном (центрическом) гетерохроматине. Более того, анализ метафазных хромосом демонстрирует локализацию в виде бэндов, которая, по-видимому, коррелируете G-светлыми полосами (бэндами), обогащенными генами ( рис. 17.3 ) ( Duthie et al., 1999 ). Эти наблюдения показывают, что Xist-РНК покрывает лишь определенные районы хроматина (обсуждается далее в разделе " Распространение "молчащего" хроматина ").
Механизм (механизмы), посредством которого Xist-РНК осуществляет изменения в структуре хроматина и связанный с ним сайленсинг генов в деталях остаются все еще непонятными. Мы знаем, что разные участки молекулы Xist-РНК ответственны за сайленсинг генов и распространение вдоль Х-хромосомы. Эксперименты с системой индуцибельной экспрессии Xist в мышиных ES-клетках , в которой можно было протестировать функции молекул Xist, несущих определенные делеции, показали, что сайленсинг можно приписать консервативной повторяющейся последовательности на 5'-конце этой молекулы, тогда как покрытие Х-хромосомы опосредуется последовательностями, разбросанными по всей остальной части молекулы ( Wutz et al., 2002 ).
