Участие гистонов в метилировании ДНК
Первым указанием на роль гистонов в метилировании ДНК было наблюдение, что обработка Neurospora ингибитором деацетилазы гистонов трихостатином A (TSA) снижала уровень метилирования в некоторых хромосомных районах ( Selker, 1998 ). Селективность деметилирования под воздействием TSA могла бы отражать дифференциальный доступ к ацетилтрансферазам гистонов, но это не было достаточно тщательно исследовано ( Selker et al., 2002 ). Благодаря исследованиям с мутантом dim-5 у Neurospora хроматин был однозначно связан с контролем метилирования ДНК. Этот мутант, подобно штаммам dim-2, обнаруживает полную утрату метилирования ДНК. SET-доменный белок DIM-5 оказался метилтрансферазой гистона НЗ, которая специфически триметилирует лизин 9 ( Tamaru and Selker, 2001 ; Tamaru et al., 2003 ). Подтверждение того, что гистон НЗ является физиологически ревертантным субстратом DIM-5, дали два наблюдения: (1) замещение лизина 9 в НЗ другими аминокислотами вызывает утрату метилирования ДНК и (2) триметил-лизин 9 обнаруживается специфически в метилированных участках хромосом.
Открытие того, что метилирование гистонов контролирует метилирование ДНК, по крайней мере у Neurospora, привело к постановке двух важных вопросов: (1) Что говорит белку DIM-5, какие нуклеосомы надо метилировать? (2) Что считывает триметильную метку и передает эту информацию к DMT, DIM-2?
Факторы, контролирующие DIM-5, не были определенным образом идентифицированы, но имеются серьезные предположения, что он контролируется одним или несколькими белками, распознающими продукты RIP , и состоянием модификации аминокислотных остатков по соседству с местом его действия ( Selker et al., 2002 ). Последнее должно давать возможность DIM-5 интегрировать информацию о том, должна ли быть метилирована ДНК в определенном участке, и дает возможное объяснение наблюдению, что TSA может ингибировать метилирование ДНК в некоторых районах.
Данные, полученные на других системах, привели к открытию того, что считывает триметильную метку на лизине 9 гистона НЗ. Знания о том, что НР1 , белок, впервые идентифицированный у Drosophila, связывается с метилированным лизином 9 гистона НЗ in vitro, стимулировали поиски гомолога НР1 у Neurospora. Вероятный гомолог был найден, и его участие в метилировании ДНК было протестировано методом дизрупции гена ( Freitag et al., 2004а ). Ген, названный hpo (HPone) , действительно оказался существенным для метилирования ДНК. Для еще одной проверки того, считывает ли НР1 у Neurospora метку, сгенерированную DIM-5, изучили его субклеточную локализацию у штаммов дикого типа и dim-5. У дикого типа HP1-GFP локализовался в гетерохроматиновых фокусах, но эта локализация была утрачена у dim-5', это подтверждало, что НР1 Neurospora рекрутируется меткой (триметиллизин 9), сгенерированной DIM-5.
Данные о том, что РНК-интерференция ( RNAi ) играет важную роль в формировании и поддержании гетерохроматина у S. pombe , ставят вопрос о том, участвует ли машинерия RNAi у Neurospora в локализации НР1 и (или) метилировании ДНК. У Neurospora есть гомологи ряда генов, участвующих в RNAi ( Borkovich et al., 2004 ).
Исследования мутантов с нуль-мутациями во всех трех генах РНК-зависимой РНК-полимеразы ( RdRP ), в обоих генах Dicer или в других генах, предположительно относящихся к RNAi, не обнаружили никаких свидетельств того, что RNAi участвует в метилировании НЗК9 , формировании гетерохроматина или метилировании ДНК у Neurospora ( Chicas et al., 2004 ; Freitag et al., 2004c ). Однако, как обсуждается ниже, гены RNAi у Neurospora принимают участие, по крайней мере, в двух других механизмах сайленсинга, имеющих эпигенетические аспекты: в подавлении (quelling) и в мейотическом сайленсинге .
