Белки группы trxG и их функции: выводы и перспективы
Две из основных проблем, касающихся функции белков trxG, остаются в значительной мере в области догадок. Во-первых, почему относительно небольшая подгруппа белков, необходимых для транскрипционной активации, генетически оцениваются как важные для поддержания активного состояния? Не происходит ли это потому, что эти белки играют глобальную роль в транскрипции, но экспрессируются в лимитирующих количествах, или случайно, благодаря счастливой способности эволюции к открытиям, стали особенно важными для генов, играющих важную роль в развитии? Во-вторых, каким образом активное состояние может поддерживаться при репликации и митозе? Репликация создает две дочерние нити, которые обе должны регулироваться идентично, а митоз требует конденсации и, тем самым, подавления транскрипции большинства генов в клетке. Какие механизмы создают эпигенетическую метку (метки), обеспечивающую реактивацию гена на обеих дочерних нитях после митоза?
Большинство белков trxG являются частью комплексов, широко используемых в экспрессии генов, и большинство этих комплексов содержат также многие другие белки, не входящие в trxG ( табл. 12.1 ). Это ставит важный вопрос о том, существуют ли специальные функции, используемые для поддержания активной экспрессии генов. Возможно, что ремоделеры SWI/SNF способны выполнять специальную функцию ремоделинга , что метилирование НЗК4 "нацеливает" специальные комплексы и (или) конформации хроматина и что Skuld / Kohtalo изменяют функционирование Mediator каким-то специфическим образом, важным для поддержания. Как альтернатива, возможно, что каждый из этих белков осуществляет реакцию, в норме используемую для активации генов всех типов, и что эти комплексы находятся среди тех, которые возникли как существенные для поддержания по относительно неинтересной причине (например, потому, что даже сравнительно слабые изменения в экспрессии генов НОХ у Drosophila вызывают гомеотические трансформации). Для решения этих проблем нужно значительно больше сведений о точных механизмах, используемых каждым из этих белков в активации. Например, используют ли комплексы SWI/SNF энергию гидролиза АТФ таким же образом, как другие АТФ-зависимые комплексы, или же они отличаются каким-то важным образом в том, как эта энергия используется для изменения структуры нуклеосом? Структурные методы, включающие кристаллографию, биофизические методы, такие как анализ одиночных молекул [single-molecule analysis] и метод FRET (fluorescence resonance energy transfer) и получение детальных изображений in vivo, могли бы помочь пролить свет на то, существуют ли механизмы, специально предназначенные для эпигенетического поддержания активации. Начальные функциональные исследования, проведенные с комплексами trxG на простых модельных матрицах, являются всего лишь началом процесса поисков ответов на эти важные вопросы.
Эпигенетические механизмы, которые могли бы поддерживать активное состояние, выяснены в еще меньшей степени. Распределены ли ковалентные метки таким образом, чтобы помочь создать активную метку? Поддерживаются ли позиции нуклеосом после репликации, чтобы создавать "открытые" отрезки хроматина или специально позиционированных нуклеосом, которые увеличивают связывание активаторов? Заставляет ли функционирование trxG активные гены компартментализироваться в ядре в районы, благоприятные для активной транскрипции? Это все жизнеспособные гипотезы; существует еще больше гипотез, а иные еще даже не сформулированы. Неимоверная сложность машинерии, транскрибирующей ДНК, обусловливает многочисленные возможности регулирования и развития механизмов, которые делают возможным эпигенетическое поддержание активной транскрипции. Это пересечение двух богатых интеллектуальной историей областей, а именно активации транскрипции и эпигенетического механизма будет благодатной почвой для экспериментаторов на протяжении многих лет.
