Белки группы trxG: основные положения
Все клетки в организме должны обладать способностью "помнить", клетками какого типа они должны быть. Для этого процесса, называемого " клеточная память", или "транскрипционная память ", необходимы механизмы двух основных классов. Первый класс (обсуждавшийся в предыдущей главе " Транскрипционный сайленсинг, осуществляемый белками группы Polycomb "), функционирует таким образом, чтобы поддерживать состояние "ВЫКЛЮЧЕНО" у тех генов, которые, будучи включены, определяли бы неправильный клеточный тип. Белки группы Polycomb ( PcG - Polycomb-Group) играют, в качестве своей основной функции, эту репрессивную роль в клеточной памяти. Ко второму классу относятся те механизмы, которые требуются для поддержания ключевых генов в состоянии "ВКЛЮЧЕНО". Любой клеточный тип требует экспрессии главных регуляторных белков, которые управляют специфическими функциями, необходимыми для данного клеточного типа. Гены, кодирующие эти главные регуляторные белки, должны поддерживаться в состоянии "ВКЛЮЧЕНО" на протяжении всей жизни организма, чтобы поддерживать соответствующие клеточные типы в этом организме.
Удивительная многокрылая мушка, изображенная в левой части рисунка в начале этой главы, иллюстрирует эффектные фенотипы, которые могут получиться в результате неспособности поддерживать состояние "ВКЛЮЧЕНО" у главного регуляторного гена. Белки, участвующие в поддержании состояния "ВКЛЮЧЕНО", называются белками группы trithorax (trxG - trithorax-Group) в честь гена trithorax , члена-основателя этой группы регуляторных белков. Большая группа белков с различными функциями составляет группу trxG. Роли, которые эти белки играют в эпигенетических механизмах, поддерживающих состояние "ВКЛЮЧЕНО", оказываются на данный момент более сложными, чем роли белков PcG в репрессии. Первая сложность состоит в том, что очень большое число белков и механизмов нужно для того, чтобы активно транскрибировать РНК с любого гена. Таким образом, в противоположность репрессии, которая может быть выполнена сравнительно простыми механизмами, блокирующими доступ всех белков, активация гена требует многочисленных шагов, любой из которых может играть роль в поддержании состояния "ВКЛЮЧЕНО". Таким образом, имеются многочисленные возможные стадии, на которых мог бы работать белок trxG.
Вторая сложность в представлениях о белках trxG заключается в том, что белки, функционирующие в активации, могут также, в других контекстах, функционировать в репрессии. Это могло бы показаться противоречащим интуиции, но, в зависимости от точной архитектуры гена, один и тот же белок, выполняющий свою функцию, мог бы в одном случае помогать гену становиться активированным, а в другом - помогать другому гену становиться репрессированным. В настоящее время представляется, что белки trxG не предназначены исключительно для поддержания экспрессии гена, но что эти белки могут также играть в клетке множество ролей. Эти сложности порождают несколько интересных вопросов, остающихся пока без ответа. Почему лишь некоторые из этих белков, нужных для активации транскрипции, являются также критичными для поддержания транскрипции? Обладают ли эти белки функциями, уникально приспособленными для поддержания активного состояния? Или же некоторые из этих белков нужны для поддержания исключительно благодаря эволюционной случайности, сделавшей их ключевыми регуляторами гена (генов), имеющего особенно важное значение для развития?
Как показано ниже, некоторые из белков trxG участвуют в регулировании структуры хроматина в противоположность механизмам, используемым белками PcG. Белки trxG могут размещать ковалентные модификации на хроматине или могут изменять хроматин, изменяя структуру и положение нуклеосом, являющихся строительными блоками хроматина. Другие белки trxG функционируют как часть транскрипционной машины. Таким образом, эти белки обнаруживаются в более широком ряду комплексов, чем белки PcG, и, вероятно, играют более сложные роли в эпигенетическом механизме.
