РНК является посредником в транскрипционном сайленсинге?
Ранние данные, позволяющие предполагать, что РНК является посредником в транскрипционном сайленсинге.
Прежде чем обсуждать лучше изученные примеры модификаций хроматина, базирующихся на RNAi , у дробянковых дрожжей и Arabidopsis, мы кратко рассмотрим ранние эксперименты, предполагающие участие РНК как посредника в модификациях хроматина и ДНК. Самое раннее свидетельство роли РНК как промежуточного звена в TGS было получено в исследованиях вироидов растений. Вироид веретеновидности клубней у картофеля ( PSTV - potato spindle tuberviroid) состоит из РНК-генома величиной 359 nt и реплицируется по механизму РНК-РНК. Введение PSTV в геном табака приводит к метилированию ДНК гомологичных ядерных последовательностей, хотя и трансгенных по происхождению ( Wassenegger et al., 1994 ). Однако эти и интегрированные копии ДНК PSTV становятся метилированными только у растений, которые поддерживают транскрипцию вироидной РНК, что заставляет предполагать участие РНК-посредника, "направляющего" метилирование ДНК ( Wassenegger et al., 1994 ). Далее, у Arabidopsis производство аберрантных транскриптов каким-то образом приводит к метилированию ДНК всех гомологичных промоторных участков и к транскрипционному сайленсингу генов ( Mette et al., 1999 ). Этот факт, вместе с открытием, что репликация вирусных геномов у растений ведет к образованию малых РНК размером 22 нуклеотида , позволяет предполагать, что механизмы, родственные RNAi , опосредуют метилирование ДНК ( Mette et al., 2000 ). Эти наблюдения, а также индуцированный повторами сайленсинг, вызываемый трансгенами, который впервые был обнаружен у петунии и у табака, сейчас широко признаны как самые ранние примеры сайленсинга с помощью RNAi ( Napoli et al., 1990 ; обсуждается в главе " Эпигенетическая регуляция у растений ").
Дальнейшие доказательства связи между RNAi и TGS были получены на Drosophila в исследованиях сайленсинга генов, индуцируемого повторами (см. " DROSOPHILA: ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ, ГЕТЕРОХРОМАТИН И САЙЛЕНСИНГ ГЕНОВ "). Введение множественных тандемных копий трансгена приводит к сайленсингу как этого трансгена, так и эндогенных копий ( Pal-Bhadra et al., 1999 ). Этот сайленсинг нуждается в хромосомном белке Polycomb , который также участвует в упаковке гомеотических регуляторных генов в подобные гетерохроматину структуры за пределами их собственных доменов действия ( Francis and Kingston, 2001 ). Кроме того, для этого индуцируемого повторами сайленсинга генов требуется Piwi - свойственный Drosophila член семейства Argonaute , необходимый для RNAi ( Pal-Bhadra et al., 2002 ) (см. " Эпигенетика инфузорий "). Эти и более поздние результаты, позволяют предполагать, что RNAi-путь участвует в сборке структур репрессивного хроматина у мух.
Другие механизмы сайленсинга, индуцируемого повторами, описаны у нитчатых грибов; сюда относятся индуцируемые повторами точечные мутации ( RIP - Repeat Induced Point mutation) у Neurospora crassa и npeмейотически индуцируемое метилирование ( MIP - Metylation Induced Pre-meiotically) у Ascobolus immersus , которые, по-видимому, осуществляются без участия РНК-посредника, поскольку они происходят независимо от транскрипционного состояния локуса ( Galagan and Selker, 2004 ). Вместо этого в RIP и MIP участвуют спаренные локусы, где (например) две из трех копий гена сайленсированы, что заставляет предполагать какого-то рода механизм взаимодействия ДНК-ДНК, включающий гомологичные локусы для индукции сайленсинга. Напротив, для сайленсинга неспаренной ДНК в мейозе ( MSUD - silencing of unpaired DNA in meiosis), который также происходит у Neurospora, требуется RNAi-путь ( Shiu et al., 2001 ; обсуждается в главе " ЭПИГЕНЕТИКА SCHIZOSACCHAROMYCES РОМВЕ И NEUROSPORA CRASSA "); возможно, параллели MSUD имеются и у других организмов, в том числе С. elegans ( Maine et al., 2005 ; глава " Эпигенетическая регуляция Х-хромосом у С. elegans ").
