Диссертация (1145855), страница 12
Текст из файла (страница 12)
После этого scnРНК переходят в старый макронуклеус, где происходит сканированиетранскриптомакодирующихиотборгенов.ЭтоscnРНКкомплементарныхприводиткобогащениюпоследовательностямscnРНК,белоккомплементарнымэлиминируемым последовательностям генома. После этого оставшийся набор scnРНКпереходит из родительского макронуклеуса в новый мaкронуклеус, который активнотранскрибируется. Взаимодействие scnРНК и длинных некодирующих транскриптовобеспечивают гашение активно транскрибируемых последовательностей, посредствомпривлечения гистоновой метилтрансферазы (Mochizuki, 2010; Schoeberl, Noshizuki, 2011;Betermier, Duharcourt, 2014).
В результате, на этих регионах происходит формированиегетерохроматина, связанное с активным метилированием гистона Н3 (H3K9me/H3K27me)(Liu et al., 2007). Кроме того, для нового макронуклеуса характерно пространственноеперераспределение последовательностей, предназначенных для элиминации, в результатечего они занимают периферическую локализацию. Непосредственно вырезание происходитспомощьюpiggyBacтранспозаза-подобногофермента,которыйраспознаетгетерохроматиновые структуры. Элиминируемые последовательности представляют собойлинейные молекулы, которые затем замыкаются в кольцо и деградируют (Mochizuki, 2010;Schoeberl, Noshizuki, 2011; Betermier, Duharcourt; 2014).Уинфузорий,относящихсякклассуSpirotrichпроцессраспознаванияпоследовательностей принципиально отличается от инфузорий класса Oligohymenophorea.52У Euplotes crassus, Oxytricha trifallax и Stylonychia lemnae в этом процессе участвуюткороткие РНК, которые взаимодействуют с PIWI-белками (piРНК) (Таблица 1) (Fang et al.,2012; Yerlici, Landweber, 2014).
При этом транскрипция этих некодирующих РНК уEuplotes, Oxytricha и Stylonychia происходит в старом макронуклеусе во время раннейконъюгации, а не в новом микронуклеусе, как у Paramecium и Tetrahymena. Послепроцессинга, эти РНК переходят в ядро нового макронуклеуса, где маркируютпоследовательности кодирующих генов, предназначенные для сохранения, а не дляудаления.УOxytrichaиStylonychiaнеобнаруженымодификациигистоновH3K9me/H3K27me, в то время как элиминируемые последовательности активнометилируются по остаткам цитозина (Bracht et al., 2012; Bracht, 2014; Yerlici, Landweber,2014). И, наконец, последний этап связан с вырезанием последовательностеймногочисленными транспозазами, каждая из которых, предположительно, удаляет свойкласс последовательностей.
После вырезания элиминируемые последовательности такжезамыкаются в кольцо и деградируют (Vogt et al., 2013; Yerlici, Landweber, 2014).У других видов с диминуцией хроматина участие некодирующих РНК враспознавании последовательностей, предназначенных для элиминации, пока не былообнаружено. В отличие от инфузорий удаление последовательностей ДНК у других видовс диминуцией хроматина происходит в митозе после расхождения хромосом. При этомдиминуционный хроматин остается на экваторе клетки (Таблица 1) (Tobler, 1986; Akifyevet al., 2005). Для миног показано, что этот хроматин может формировать микроядра, гдепроисходит его последующая деградация (Timoshevskiy et al., 2016).
Однако процессраспознавания и разрезания, очевидно, проходит ранее, в интерфазе (Tobler, 1986; Magnenatet al., 1999; Akifyev et al., 2005). У миног показано накопление эпигенетическихмодификацийхроматина,характерныхдлягетерохроматина(H3K9me3,5meC),предположительно в тех фрагментах, которые должны подвергнуться диминуции, а такжев микроядрах, которые содержат удаленный хроматин (Herdy et al., 2014; Timoshevskiy etal., 2016).
Для нематод показано, что диминуционный хроматин характеризуетсяразличными нарушениями конденсации по сравнению с остальным хроматином. Крометого, для нематод показано нарушение загрузки Cenp-A в те районы голоцентрическиххромосом, которые в дальнейшем подвергнутся удалению. Это приводит к нарушениюформирования кинетохора на удаляемых фрагментах хромосом (Bachmann-Waldmann et al.,2004; Kang et al., 2016). В результате удаляемые фрагменты не способны прикрепиться кмикротрубочкам веретена деления и остаются в цитоплазме после расхождения хромосом(Goday et al., 1992; Wang Davis et al., 2014).53Удаление целых хромосом зачастую происходит из-за комплексных нарушенийработы центромеры.
Это приводит к тому, что хромосомы не могут прикрепиться кверетену деления и отстают в митозе или мейозе (Goday, Esteban, 2001; Burt, Trivers, 2006;Schoenmakers et al., 2010; Escriba et al., 2011; Jones, 2012; Staiber, 2012, 2014). Одним изнаиболее изученных примеров удаления элиминируемых хромосом является добавочнаяхромосома (germline restricted chromosome, GRC) у зебровых амадин и бенгальскихзябликов. Эта хромосома характерна только для клеток зародышевой линии, при этом онапередается через гаметы самок, но удаляется в гаметогенезе у самцов. В клеткахзародышевой линии самцов эта хромосома высоко конденсирована (Pigozzi, Solari, 1998).Кроме того во время ранней профазы мейоза (лептотене) GRC обогащаетсямодификациями гистонов H3K9me2 и H3K9me3, и становится гиперметилированной погистону H4K20. Это свидетельствует о репрессированном состоянии хроматина иформировании гетерохроматина перед элиминацией (Таблица 1) (Goday, Pigozzi, 2010;Priore, Pigozzi, 2014).
Такая морфологическая конформация GRC в пахитене самцов узебровых амадин и бенгальских зябликов сходна с транскрипционно инактивированнымиXY тельцами сперматоцитов млекопитающих (Pigozzi, Solari, 1998). GRC хромосома такжехарактеризуетсянарушениемконденсации,связаннымснедостаточнымфосфорилированием гистона Н3S10, а также комплексным нарушением работыцентромеры, связанным с недофосфорилированным гистоном Н3S10, нарушением загрузкиINCENP, а также отсутствием убиквитинирования H2AK119.
В результате, во времяметафазы I мейоза хромосома GRC не способна прикрепиться к веретену деления(Schoenmakers et al., 2010; Priore, Pigozzi, 2014). Во время профазы и метафазы GRCпостепенно накапливает двуцепочечные разрывы (Schoenmakers et al., 2010). Позднее, кначалу второго деления мейоза GRC формирует круглое плотно упакованное хроматиновоетельце, характеризующееся гиперметилированием гистонов H3K9 и H4K20. Хроматин вэтом тельце характеризуется значительным увеличением количества двунитевых разрывовДНК, свидетельствующих о деградации (Pigozzi, Solari, 1998; Goday, Pigozzi, 2010;Schoenmakers et al. 2010; Priore, Pigozzi 2014).Морфологически детектируемое конденсированное состояние также характерно дляэлиминируемых хромосом других видов (Perondini, Ribeiro 1997; Staiber, 2006). Кроме того,элиминируемыехромосомыдругихвидовтакжехарактеризуютсяподобныминарушениями конденсации, связанными с нарушением фосфорилирования гистона H3S10в начале мейоза или митоза (Таблица 1) (Staiber, 2012; Escriba, Goday, 2013).
Другимианомалиями элиминируемых хромосом являются отсутствие сегрегации хроматид во время54анафазы в результате нарушения дефосфорилирования этого гистона H3S10, что такжеприводит к их отставанию и деградации (Escriba, Goday, 2013).Другим примером является удаление отцовской половой хромосомы, а такжедобавочных хромосом (так называемые L хромосомы) у насекомого Sciaria coprophila. Этихромосомы в клетках зародышевой линии характеризуются гипоацетилированнымсостоянием гистонов Н3 и Н4 в зародышевых клетках, которое также характерно длягетерохроматина (Таблица 1). Другие модификации хроматина не были проанализированы(Goday, Ruiz, 2002; Escriba, Goday, 2013).
Интересно, что удаление добавочных хромосом уэтого организма может происходить не только посредством отставания во время деленияклетки, но и в результате почкования. Во время длинной интерфазы в зародышевых клеткаходна из двух отцовских Х хромосом, а также некоторые L хромосомы морфологическидетектируются и находятся в полуконденсированном состоянии, которое соответствуетпрометафазным хромосомам, в то время как остальные хромосомы находятся в интерфазеи полностью деконденсированы. Во время элиминации одна из таких конденсированныххромосом, присоединяется к ядерной мембране, включается в формирующуюсявыпуклость и исключается в цитоплазму.
Было выдвинуто предположение, что такиеконденсированные хромосомы осуществляют взаимодействие с внутренней ядерноймембраной посредством якоря, которым, как предполагают, может быть рецептор ламинаB (LBR), который представляет собой один из главных компонентов внутренней мембраны.Такие взаимодействия могут происходить при недоацетилированном состоянии хроматинаэтих элиминируемых хромосом (Perondini, Ribeiro, 1997; Goday, Ruiz, 2002).Избирательная элиминация хромосом одного родительского вида присутствует унекоторых межвидовых гибридов растений пшеницы и проса (Gernard et al., 2005, 2006;Houben et al., 2014). Считается, что хромосомы проса могут элиминироваться посредствомотставания в митозе, при этом могут отставать как целые хромосомы одного родительскоговида, так и их фрагменты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
