И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 89
Текст из файла (страница 89)
В хромо-теневом домене также есть гидрофобпый карман. Поэтому полагают, что белки, имеющие хромодомен и хромо-теневой домен. могут служить молекулами, связующими различные белки, которые входят в состав гетерохроматина. Характер белка Ким1~ак ~ и ьующиа балах ь 2 Доза гена Модификация мозаичного эффекта Жц.':: положения ! з Доза гена Характер цепка Модификация проявления эффекта положения в зависимости от дозы генов, контролирующих компактцзацию и декочцактизацию (Жихьулев 1992) Полагают, что белковая фракция гетерохроматина состоит из мультимерных белковых комплексов, в состав которых входят молекулы разнообразных белков.
Кроме уже упоминавшегося НР1, одним из таких белков является Я)(УАК)3--7. Этот белок также обнаруживается в гетерохроматине. Вго особенность состоит в том, что он имеет семь так называемых «цинковых пальцев», т. е. последовательностей аминокислот, образующих домен, в состав которого входит ион цинка. Конструкция имеет вид удлиненной петли — как бы цпальц໠— и способна непосредственно связываться с определенной последовательностью ДНК (см. рис. 7.42). Поскольку основной характеристикой гетерохроматина является его компактное состояние, можно предположить, что главная функция нормальных белков, таких как НР1 и ЯЗ(ЪАК)3--7, -- компактизующая, а мутации приводят к ослаблению этой функции. В результате изучения энхансеров и супрессоров выяснилось, что один и тот же ген может быть и энхансером, и супрессором.
Все зависит от дозы гена. Легче всего это можно объяснить, если допустить существование белков, компактизующих и декомпактизующих материал хромосомы (рис. 10.9). В двух дозах они осуществляют необходимые функции, характерные для дикого типа, т. е. определенный уровень компактизации или декомпактизации. Уменьшение дозы молекул белков-компактизаторов до одной должно приводить к ослаблению компактизации участка хромосомы и усилению активности гена. В результате происходит супрессия эффекта положения. Эти же ОБ!ЦАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНГТИКА 296 и' ю М~~.:.',~ЮЙ П или ! . 1 ! белковые молекулы в трех дозах будут сильнее компактизовать хроматин и, следовательно, усиливать эффект положения. Аналогичные рассуждения можно привести о белках -- декомпактизаторах хроматина (см.
рис. 10.9). 10.2.б. Механизмы гетерохромапз инизации Существуют две основные точки зрения на механизмы генетической инактивации при эффекте положения мозаичного типа: во-первых, полагают, по изменения в структуре хроматина делают ген нечувствительным к регуляторным факторам, во-вторых, по мнению других исследователей, в результате хромосомных перестроек происходят изменения в компартментализации клеточного ядра.
В соответствии с последней теорией хромосомы располагаются в специфических ядерных объемах и факторы сайленсинга и транскрипции распределяются в ядре неравномерно. Поэтому перемещение гена из одной ядерной территории в другую может влиять на его активность. Данные в поддержку представлений о компартментализации получены в опытах с одновременным использованием хромосомных перестроек и транспозонов. Например„ген и Ь??е', заключенный в транспозон, который локализован в теломерном районе короткой четвертой хромосомы, сильно инактивирован. Однако, если, используя транслокации, переместить концевой материал четвертой хромосомы на конец более длинной второй хромосомы, т.
е. в положение, более удаленное от гетерохроматина, инактивация гена пане' значительно ослабнет [%аПга!й, 1998!. Распространены гипотезы об инактивирующем влиянии гетерохроматина на ген, перенесенный к нему хромосомной перестройкой. Почему прн перенесении гена в гетерохроматин происходит компактизация участка хромосомы и, как следствие, инактивация гена? Наиболее разумными кажутся гипотезы К. Тартофа и его коллег (рис. 10.10). В соответствии с моделью 1 блок гетерохроматина состоит из последовательностей ДНК, которые и являются собственно гетерохроматиновыми.
Г1ри этом они направлены навстречу друг другу и уравновешивают друг друга. При перенесении к ним гена, например и, он может вовлекаться в компактизацию вместе с одним доменом гетерохроматина. Однако, по мнению самих авторов, эта модель не дает объяснения того, каким образом инактивация распространяется на большие расстояния -- в несколько десятков дисков политенных хромосом.
Модели ппактпвацпи генов при эффекге положения мозаичного типа [Талеб е! а!.,! 989, — Из: Жиыулев, 1993. С. Збб) Альтернативной является модель 2, согласно которой края гетерохроматиновых доменов должны быть определены. Они могут начинаться с сайтов инициации (1), а заканчиваться сайтами терминации (!). Вся ДНК, заключенная между этими сайтами, компактизуется„ и, таким образом, участок хромосомы гетерохроматинизируется. Один из вариантов этой модели — отсутствие терминаторов, если сайты инициации ориентированы навстречу друг другу (см.
рис. 10.10). Компактизация, начавшись с инициатора, переходит и на эухроматиновую часть хромосомы. Итак, эффект положения — - это распространение неактивного состояния гетерохроматина на эухроматин, приближенный к нему хромосомной перестройкой. Следовательно, инактивированное состояние прицентромерного гетерохроматина, а также гетерохроматинизированного эухроматина при эффекте положения определяется общими причинами. Как может реализоваться гипотеза Тартофа? В настоящее время можно считать общепринятым представление, согласно которому неактивное, суперкомпактное состояние прицентромерного гетерохроматина обеспечивается сложными белковыми комплексами.
Эти комплексы начинают формироваться в «центрах» ннактивацни,т.е. на последовательностях ДНК, которые имеют повышенную возможность связываться с этими белками (гипотетически, пока «центры» не выявлены и их специфика не ясна), а затем растут подобно кристаллу, благо- Гюеа ! О. ЭФФЕКТЫ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕНА 297 даря кооперативному эффекту (когда присоединение первых белковых молекул резко усиливает присоединение последующих и т. д.). В результате мультимерный (состоящий из многих молекул разных белков) комплекс распространяется на большие расстояния, упаковывая хромосомную нить в неактивные блоки -- домены гетерохроматина.
Согласно этой модели, генетическая инактивация при эффекте положения объясняется довольно просто; хромосомная перестройка разрывает ДНК в пределах домена и переносит ген в сферу действия компактизации, которая, начавшись с инициатора, переходит и на приблизившуюся эухроматиновую часть хромосомы. Поскольку при нарушении естественной границы между эу- и гетерохроматином в результате перестройки не происходит остановка в движении белков, они распространяются на «нового» эухроматиноваго соседа, присоединившегося к гетерохроматину в результате перестройки. В этой схеме много гипотетичного, так, «центры» инактнвацин и терминаторы не выявлены как специфические последовательности. Однако в пользу их существования косвенно говорят те факты, что не всякая перестройка вызывает эффект положения.
Каким образом влияет на инактивацию генов и на компактизацию районов хромосом варьирование количества гетерохроматина в ядре". Компактизующие белки играют существенную роль в упаковке материала гетерохроматина. При удалении из генома У-хромосомы (т. е. значительной части гетерохромагина) белки компактизации, не имеющие теперь адекватного количества гетерохроматина, т. е. мишеней для связывания, более плотно упаковывают оставзнийся прицентромерный гетерохроматин и, соответственно, присоединенный к нему участок эухроматина.
До сих пор совершенно не понятно, почему эти процессы происходят мозаично, т. е. в одной из рядом расположенных клеток развивается МЭП, а в другой — нет. Вопросы формирования гетерохроматина— это бурно развивающаяся область, где очень быстро появляется множество новых фактов. Казалось бы, ннактивация гетерохроматина в развитии связана с тем, что он представлен в основном повторами некодирующей ДНК. Их инактивация страхует клетку от экспрессии ненужного ей материала, а в специализированных тканях с полнтенными хромосомами способствует их недорепликацни, что также выгодно клеткам. Исследования эффекта положения мозаичного типа у дрозофнлы привели к важным общегенетическим заключениям: 1. В основе особой структуры гетерохроматина действительно лежит более плотная ком~актизация, которая инициируется в определеных центрах гетерохроматина и распространяется при участии специальных компактизующих белков.
Сила компактизацин, исходящая от гетерохроматина, столь велика, что распространяется и на эухроматин, когда он переносится в окрестности гетерохроматина. 2. Явление мозаичного эффекта положения представляет собой замечательную модель для изучения действия белков, изменякнцих состояние компактнзации хроматина. Изучение модификаторов эффекта положения позволяет провести генетический анализ компонентов хроматина.
Литература к разделам 10.2. 1 — 10.2.6 Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клепик В 5 т. Т. 2.Ма Мвр, 1994. С. 287"30!. Гвоздев В. А., Алаторцев В. Е., Аравии А. А. и др. Гетерохроматив: молекулярная эволюция и эффекты положения генов у )эгазарйиа гае)а»оказ!ее 0 Молекулярная биология. !'199.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
