Теломерный эффект положения у D. melanogaster
Теломерный сайленсинг изучен у D. melanogasler не так хорошо, как у дрожжей. ТЭП у D. melanogaster наблюдается, когда Р-элементы , несущие репортерный ген, встраиваются в теломерные области и подвергаются мозаичной экспресии [ Gehring, ea 1984 , Hazelrigg, ea 1984 , Karpen ea 1992 , Levis, ea 1993 , Tower, ea 1993 , Wallrath, ea 1995 ]. Мало известно о цис- и транс-действующих факторах, влияющих на эффективность сайленсинга этих трансгенов. Все мозаичные Р[сигма]-вставки, изученные к настоящему времени, оказались встроенными в субтеломерные минисателлиты (К. Бийссманн, частное сообщение; П.К. Гейер, частное сообщение; М. Павлова и Р.В. Левис, частное сообщение). Следовательно, эти минисателлиты являются возможными кандидатами, обеспечивающими транскрипционный сайленсинг и образование гетерохроматина в субтеломерной области. С целью исследования субконцевых минисателлитов хромосомы 2L [ Walter, ea 1995 ] как потенциальных цис-действующих последовательностей в ТЭП они были помещены в Р-элементную конструкцию перед mini-white-геном. Получено несколько трансгенных линий, в которых способность субтеломерных минисателлитов вызывать сайленсинг могла тестироваться в нетеломерных районах. Показано, что минисателлит репрессирует активность репортерного гена в эктопических позициях хромосом и эта репрессия зависит от ориентации и длины минисателлита (Куренова с соавт., не опубликовано). Эта репрессия нечувствительна к изменениям температуры, к добавочной Y- хромосоме или транс-действующим модификаторам центромерного ЭП, что указывает на ее отличие от классичеcкого МЭП. Однако репрессия ослабляется при мутации Su(z)2 в структурном белке хроматина [ Wu ea 1995 ], необходимом для ТЭП (Л. Волрат, частное сообщение). Наблюдаемая зависимость репрессии гена-репортера от ориентации последовательности предшествующей ему, имеет прецеденты; она была показана и для сайленсеров дрожжевых локусов, контролирующих тип спаривания [ Shei, ea 1995 ]. Оба эти локуса ( HMR Е и HML Е ) проявляют ориентационнозависимый сайленсинг и определенная организация элементов связывания в сайленсере является критичной для его функционирования. Различные типы и организация сайленсеров имеют разные возможности в установлении репрессии в близлежащем локусе. ТЭП у D. melanogaster и дрожжей, возможно имеют больше общего, чем ТЭП и МЭП у D. melanogaster, т.е. чем теломерный и цетромерный эффекты положения у мух. Однако длительное, контролируемое в развитии поддержание транскрипционного сайленсинга у D. melanogaster может иметь общие черты с ТЭП. Зинк и Паро [ Zink, ea 1995 ] изучали функциональную роль PRE (PcG Response Element) комплекса биторакс и обнаружили, что элемент ведет себя как ориентационнозависимый сайленсер, способный индуцировать мозаичную экспрессию соседних генов. Белки PcG считаются индукторами гетерохроматиноподобных структур на сайтах PRE, стабильно инактивирующих транскрипцию [ Pirrotta, ea 1995 ]. Возможно, что они или другие дополнительные белки, кодируемые еще не идентифицированными генами, необходимы для ТЭП. Эти белки, возможно, формируют полимерные агрегаты, аналогичные мультимерным комплексам дрожжей, которые способны взаимодействовать с другими структурами ядра, создавая локальные теломероспецифичные гетерохроматиновые домены. Хотя 2L-субконцевой минисателлит D. теlanogaster может репрессировать экспрессию сигма-гена в нетеломерных районах, он не вызывает мозаицизма (Куренова с соавт., не опубликовано). Есть множество причин, по которым эти трансгены не проявляют мозаицизма. Одна из них та, что минисателлиты могут быть ответственны за инициацию сборки или нуклеацию гетерохроматина либо за связывание теломеры в определенном ядерном компартменте. Ассоциации между теломерами и структурами ядра, такими как ядерная оболочка или ядерный матрикс, коррелируют с репрессией у дрожжей [ Stavenhaszcn, ea 1994 ]. Считают, что и у D. melanogaster теломеры присоединены к ядерной оболочке и взаимодействуют друг с другом [ Dernburg,A.F., ea 1995 , Gilson, ea 1993 ]. Вставки P-элемента в субтеломерный минисателлит могут нарушать функционирование теломеры, дестабилизируя эти структуры или их ассоциации. Минисателлит в трансгене остается интактным и потому не вызывает мозаицизма. Однако против этого объяснения говорит тот факт, что уменьшение числа минисателлитных повторов вызывает лишь ослабление репрессии, а вовсе не мозаичность. Второе возможное объяснение состоит в том, что минисателлит содержит все структуры, необходимые для транскрипционной репрессии во всех клетках, и, таким образом, предотвращает нестабильную репрессию. Подобное объяснение находится в соответствии с данными о том [ Shei, ea 1995 ], что разные типы и структуры сайленсеров, обладают разной способностью к установлению репрессии в соседнем локусе. Таким образом, другие компоненты в цис могут вызывать мозаицизм путем конкуренции с сайленсером. Например, суперпродукция транскрипционного активатора для гена URA3 ослабляет его сайленсинг, если URA3 вставлен в теломеру дрожжей [ Aparicio, ea 1994 ]. То же верно и для случая сайленсера PRE у D. melanogaster [ Zink, ea 1995 ]. Кандидатами в конкуренты репрессии, вызванной субтеломерными минисателлитами у D. melanogaster, являются теломерные НеТ-А- и TART- элементы. 3'-Некодирующая область элемента НеТ-А находится рядом с минисателлитом на конце хромосомы 2L [ Walter, ea 1995 ]. Эта часть НеТ-А сама по себе не способна индуцировать мозаичную экспрессию близлежащего гена yellow [ Biessmann, ea 1990 , Biessmann, ea 1990 ]. Однако 3'-некодирующая область элемента НеТ-А содержит промотор [ Danilevskaya, ea 1997 ] и может дерепрессировать сайленсинг путем конкуренции с сайленсером. Этим можно объяснить мозаичную экспрессию генов, встроенных в теломерной области, и отсутствие мозаицизма в транс-генах субтеломерными минисателлитами в эктопических позициях.
