Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 173
Текст из файла (страница 173)
Полученные результаты во всех случаях были схожи. Некоторые сайты были метилированы во всех исслелованных тканях, тогда как некоторые дру~ие во всех тканях оставались неметилированными. Меньшая часть сайтав оказывалась метилированной в таких тканях, в которых данный ген не экспрессировадся; в тех же тканях, в которых данный ген экспрессировался, эти сайты были метнлированы.
Таким образом, можно говорить, что активный ген «недометилирован». В случае кластера б-глобиновых генов человека наилучшая корреляция наблюдается в генах эмбриона. Большинство ( - 15) идентифицированных сай гав оказывается неметилированными в эритроидной ткани с активной экспрессией, частично метилированными во взрослой эритроидной ткани и метилнроваиными в других тканях. У взрослого организма в тканях с активной экспрессией Ва лобиновых генов мстилированнс некоторых сайтов уменьшено лишь частично. (Под «частичным» метилированием подразумевается, что данный сайт метилироваи в одних клетках, но не метилирован в других клетках того же фенотипа.) В генах рРНК Х.
1аев(з большинство СО-сайтов остаются метилированными во всех случаях. Два сайта 387 30. Нуклеосомы в активном хроматине у МЪЪ~ЯхЯ6~%М%ЖМбМЪЮЯЮЖЖЮЯб% Нпмп ип рпа ими Ф Мм пирпппиимй ппйу ил разрезан Плй РМР ппп н,.я ,1 'МЫМРА~~'."':Р МЪЪ~ЪЪ%ЮЫйЯМ~% МС Мар1 Впп пай и + разреза М~~м Ф (расположенные около промотора) деметнлируются в процессе эмбрионально!о развития, когда начинается транскрипция рРНК. Наряду с изучением состояния метилирования резидентных генов можно сравнивать результаты введения метилированной н неметилированной ДНК в новые клетки-хозяева. Такие эксперименты впервые были выполнены на вирусных генах, а затем на нескольких очищенных клеточных генах.
В них обнаружена четкая корреляция: метилированныс гены неактивны, а немстилированные гены активны. Протяженность неметилированных областей 1п уэуо была определена для кластера ерглобинового гена курицы. В клетках эритроидного ряда взрослого ор1анизма недометилирование этого гена ограничено сайтами, расположенными на участке протяженностью 500 п.н, в направлении против хода транскрипции (начиная от первого из двух ))-глобиновых генов взрослого). Сайты недометилирования присутствуют во всей области, включая спейсер между генами. Область недометилирования достаточно хорошо совпадает с областью максимальной чувствительности к ДНКазе 1. Это свидетельствует о том, чэо недометилирование может быть признаком домена, содержащего транскрибируемый ген или гены, Интерпретация связи между недометилированием и активацией гена осложняется тем, что в этом процессе участвует меньшинство (иногда совсем незначительное) метилированиых сайтов.
Однако можно предположить, что критическое значение имеет метилирование специфических сайтов. Например, деметилирование промотора может оказаться достаточным для инициации транскрипции, Возможно также, что уменьшение уровня метилированин является частью некоторого структурного изменения, необходимого для начала процесса транскрипции. В некоторых генах метилирование, связанное с экспрессией, происходит на 5'-конце. Некоторые гены не метилированы на 5'-конце, но остаются метнлированными на Ззконце во время экспрессии. Как и в случае других изменений в хроматине, кажется вероятным, что отсутствие метильных !руин связано со спрсрбпостыр к транскрипции, а не с самим актом транскрипции.
Насколько важно деметилированис промогора, было бы относительно легко проверить непосредственно, поскольку можно сконструировать 1п И!го эены, различающиеся только метнлированием 5'-конца. Существуют исключения из описанной нами общей картины. Некоторые гены могут экспрессироваться даже в сильно метилированном состоянии.
Ярким исключением является локус гистосовместимости Н2 в линии ранних эмбриональных клеток, который, ио-видимому, Рпсыеплв ив ферми уп Млр1 Расщепил л фпр пиюм Нра11 4 1ии3 3 и)47 ~- г '" и пу еусупуп емп Рова и ул иуу 15' Рас. 30.13. Рестрнктнруюший фермент Мар! разрезаеэ все последовательности СССуО независимо от того, метилироааиы онн иля неу, а Нра!! разрезает только неметнлярованные ССОСд-тетрамеры.
уч~г~~рд~~~дх ру~у ду~~~~ активируется в результате метилирования. Таким образом, связь между метилированием и экспрессией не универсальна. Некоторые модели контроля метилирования Большое внимание уделялось тому, каким образом состояние метилирования может передаваться в ряду клеточных поколений или быть изменено. В ДНК половых клеток, например сперматозоилов, каждый ген находится в неактивном состоянии, т.е.метилированы и постоянные сайты (модифицированные во всех тканях), и вариабельныс сайты, т.е.
те, которые специфически не метили- рованы в тканях с эксирессирусмыми генами. Таким образом, отсутствие определенных метильных групп в активном состоянии представляет собой потерю ранее существовавших модификаций. Мы нс знаем, сохраняют ли клеточные гены метильныс группы после того, как оии перестаэот экспрессировагься, Критический вопрос, на который хотелось бы получить ответ, заключается в следующем: какие последовательности выбираются в качестве мишени для тканеспсцифических изменений в состоянии метилирования? В основе просуой модели, объясняющей воспроизведение метилированных сайтов, лежит предположение, что ДНК-метилаза действует на иолуметилированнуку ДНК. Как видно из рис.
30.15, при репликации полностью мезплированного дуплета СО образуются два полуметилированных дочерних дуплекса. Узнавая каждый полуметилированный сайт, фермент может переводить его в обычное, полностью метилированное состояние. Такая модель согласуется с тем фактом, что ири введении мети- 1,, ' Пплппа, рап пп а а пм и пп и, .1 Рнс. 30.14. Результаэы расщепления ферментами Мар! н Нраи сравниваются по положению фрагментов в гель-электрофореэе.
Числа полос соответствует фрагментам, идентифицированным на рнс. 30.13 388 Часть Ч1П. Упаковка ДНК | ,МЪЛЛР~Л~~МЪЛйЖЪРЮдх~ — — Неметилнроеанные метилированный М~МЪ/ ролитепзс сайт Репликация санты не узнаются метилазои ;,МЪЖОООЬЖООМО~ЮС'. л ' ЬММЛЮМУьяЛ6~. Полуметилиро. ванные сайты, образованные при репликации Метилирование О-зх~®~~ хх .Х Х~ ч .з ~~-со~ полное з д ~~~д ~ф, ~у~ у ~~ г~~д~~.г Хйд~~.уС я)'~"',"~р~ууХйд Рнс.
ЗОЛ 5. Положение мстилироввнных свйтов может воспро- изводиться в потомстве с помощью фермента, который узнает в качестве субстрата только иолумстнлпроввнные сайты.' лированной ДНК в клетку она продолжает метилироваться на протяжении неопределенного числа циклов репликацни с точностью, достигающей 95'/ на сайт. Если вводится неметилированная ДНК, она не метилируется де гюуо. Из этого следует, что фермент узнает только полуметилированные сайзы.
При таком действии фермента СО состояние дуплетаа — метилированное или неметн- ОС лнрованное — может наследоваться дочерними клетками. Если это правильная модель, то совсем другая ферментативная активность должна участвовать в любом акте формирования новых сайтов метилирования (например, когда восстанавливается метилированное состояние гена, необходимое для прекращения транскрипции). Существуют два пути, ведущие к тому, что сайт может утратить свое метнлированное состояние: !) метильная группа может быть активно удалена деметилирующим ферментом, или 2) может просто не происходить метилирования в полуметилированном сайте после репликации. Тогда в одном из дуплексов ДНК, образованных при репликации, не будет сайта метилирования.
В опытах с лекарственным препаратом 5-азацитидином получены данные, косвенно свидетельствующие о том, что деметилирование может вызвать экспрессию гена, Это соединение включается в ДНК вместо цитидина н не может быть метилировано, так как у него блокировано 5'-положение. В результате в ДНК появляются нсметилированные сайты. Фенотипический эффект 5-азацитидина включает в себя индукцию изменений, нарушающих клеточную дифференцировку.
Например, индуцируется развитие мышечных клеток из немышечных клеток-предшественников. Это соединение также активирует гены в молчащей Х-хромосоме, из чего можно сделать вывод о возможной роли метилировання в инактивации хромосомы. Хотя пока мы еше не до конца разобрались в эффекте метилирования, уже очевидно, что отсутствие метильных групп ассоциируешься с экснрсссзгей гена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
