Регулирование компенсации дозы у Drosophila
Регулирование компенсации дозы начинается с измерения отношения Х:аутосомы.
Каждый эмбрион должен сосчитать свои Х-хромосомы, чтобы принять критическое решение, выполнять ли компенсацию дозы или нет. Неправильное решение, например, неспособность ап-регулировать единственную Х-хромосому самца или аберрантная ап-регуляция обеих Х-хромосом самки, приводит к летальности. У Drosophila процесс счета Х-хромосом скоординирован с решением о детерминации пола (обзор см. Cline and Meyer, 1996 ). Фенотипический пол определяется числом Х-хромосом на ядро, так что эмбрионы XX являются самками, а эмбрионы XY - самцами. Y-хромосома необходима для фертильности, но, в отличие от млекопитающих, она не играет никакой роли в контроле фенотипического пола. Формально и пол, и компенсация дозы контролируются отношением X:аутосомы, поскольку механизм счета Х-хромосом чувствителен к числу наборов аутосом. Это становится очевидным на триплоидах 2Х:ЗA, которые характеризуются отношением Х:A, промежуточным между самцами XY:2A и самками XX:2A. Триплоиды 2Х:ЗA дифференцируются как интерсексы со смесью мужских и женских клеток.
Отношение Х:A контролирует как детерминацию пола, так и компенсацию дозы, регулируя критический ген бинарного переключателя, Sex lethal ( Sxl ). Sxl кодирует специфичный для самок белок, связывающийся с РНК, который регулирует сплайсинг и трансляцию ключевых иРНК в путях детерминации пола и компенсации дозы, соответственно ( рис. 16.5 ). Sex lethal кодируется Х-хромосомой и позитивно регулируется транскрипционными факторами, кодируемыми X, так что эмбрионы с двумя Х-хромосомами способны инициировать экспрессию Sxl с раннего, регулируемого промотора, Ре, тогда как эмбрионы с одной Х-хромосомой на ядро не могут экспрессировать Sxl с Ре. Это первоначальное временное различие в активации Sxl у ранних эмбрионов стабилизируется авторегуляторной петлей, в которой белок SXL позитивно регулирует сплайсинг своей собственной иРНК с поддерживающего промотора [maintenance promoter], который экспрессируется конститутивно. Sxl инициирует дифференцировку по женскому типу, регулируя сплайсинг гена transformer (tra) пол-специфичным образом. В свою очередь продукт этого гена (вместе с продуктом еще одного гена, transformer 2 ( tra2 ), представленного у обоих полов) направляет сплайсинг первичного транскрипта гена doublesex ( dsx ) на выработку регуляторного белка, который репрессирует специфичные для самцов гены-реализаторы, достигая таким образом женской половой дифференцировки. У мужских эмбрионов альтернативный способ сплайсинга транскриптов dsx происходит "по умолчанию" и ведет к выработке продукта, который репрессирует специфичные для самок гены-реализаторы, результатом чего является мужская половая дифференцировка.
Ключевой мишенью SXL в пути компенсации дозы является иРНК msl2 ( Bashaw and Baker, 1997 ; Kelley et al., 1997 ). Связывающие SXL сайты локализованы и в 5'-, и в З'-UTRs иРНК msl2. SXL в норме присутствует только у самок, у которых он репрессирует трансляцию иРНК msl2 путем ассоциации с ее UTRs ( рис. 16.5 ). Если у самок SXL отсутствует, аберрантно включается [is turned on] компенсация дозы, и эти самки погибают. Наоборот, если SXL эктопически экспрессируется у самцов, компенсация дозы выключается, и самцы погибают. Эктопическая экспрессия MSL2 у самок достаточна для того, чтобы собрать комплексы MSL на обеих Х-хромосомах самки, показывая тем самым, что все другие компоненты MSL либо включены, либо стабилизированы экспрессией MSL2. Например, MSL1 и MSL2 в норме экспрессируются у самок, но нестабильны в отсутствие белка MSL2. MLE и MOF стабильны у самок, но не обнаруживают никакого специфического сродства к Х-хромосоме в отсутствие MSL2.
Суммируя все сказанное, можно сказать, что компенсация дозы должна реагировать на число Х-хромосом в ядре, и эти хромосомы подсчитываются на ранних стадиях эмбрионального развития. Самцы экспрессируют белок MSL2 (и, таким образом, комплекс MSL) "по умолчанию", тогда как самки репрессируют трансляцию MSL2, предотвращая несоответствующую компенсацию дозы, когда присутствуют две Х-хромосомы.
