Рис. 11.6. «Нацеливание» PRC1 на PREs на политенных хромосомах
(а) Иммуноокрашивание политенных хромосом Drosophila для визуализации распределения белка РС. (б) Выравнивание хромосомных плечей, показывающее перекрывание между предсказанными сайтами PRE в геноме Drosophila и цитологически картированными сайтами связывания РС на политенных хромосомах. Два кластера генов НОХ (ANT-C и ВХ-С) являются особо заметными сайтами для PRCls
Ген РС кодирует белок из 390 аминокислот, содержащий хромодомен на своем аминотерминальном конце. Этот консервативный мотив обладает гомологией с НР1, белком Drosophila, необходимым для формирования гетерохроматина (Раю and Hogness, 1991; глава 5). Впоследствии было найдено, что хромодомен связывается с метальными компонентами в H3K27 и H3K9 (Bannister et al., 2001; Fischle et al., 2003). Еще один консервативный домен присутствует на карбокситерминальном конце. Консерватизм, как и наличие нескольких аберраций в мутантных аллелях, заставляет предполагать наличие важной, но все еще неизвестной регуляторной функции в этой части данного белка. Карбоксильный конец РС необязателен для «нацеливания» этого белка на «молчащие» гены (выполняемого хромодоменом), но, как оказалось, взаимодействует in vitro с нуклеосомами (Breiling et al., 1999). Предстоит выяснить, указывает ли это на еще не открытый узнающий мотив для еще одной модификации гистона. Для Рс2 человека была продемонстрирована SUMO ЕЗ-лигазная активность, что указывает на SUMO-модификации как на важные метки в процессе PcG-сайленсинга (Kagey et al., 2003).
Аминотерминальная часть белка PSC консервативна в протоонкогене bmi-1 позвоночных и гене-супрессоре опухолей mel-18. Этот район содержит мотив С3НС4 (RING finger), который может опосредовать белок-белковые взаимодействия. Этот мотив RING finger оказался связанным с субъядерной локализацией Bmi-1/ Mel-18, которая коррелирует с клеточной трансформацией.
У Drosophila локус polyhomeotic (ph) дуплицирован и состоит из проксимального (ph-p) и дистального (ph-d) генов, сохранивших обширную гомологию. У мышей были идентифицированы гомологичные белки PH. У всех у них имеются общий консервативный «цинковый палец» и домен SAM (известный также как SEP или SPM). Этот домен обнаруживается в еще одном белке PcG, SCM (Sex Combs on the Midleg). Домены SAM участвуют в белок-белковых взаимодействиях, поскольку было продемонстрировано, что они участвуют в гомо- или гетеротипических взаимодействиях с другими белками. Эти данные говорят в пользу предположения о возможной функции в генерировании крупных ядерных комплексов, необходимых для сайленсинга Действительно, белки PcG были локализованы в субнуклеарных фокусах, названных PcG-тельцами, которые могут функционировать как компартменты сайленсинга (Saurin et al., 1998).
Как упоминалось выше, dRINGl первоначально не был распознан как член PcG. Лишь биохимическая очистка обнаружила присутствие этого фактора с мотивом RING finger в PRC1, в котором, как полагают, он играет структурную роль (Francis et al., 2001; Lavigne et al., 2004). Было обнаружено, что белки Ring 1А и RING 1В из PRC1 млекопитающих ассоциированы с убиквитилированным Н2А на неактивной Х-хромосоме, и поддержание этой гистоновой метки зависит от белков Ringl (de Napoles et al., 2004; Fang et al., 2004; Cao et al., 2005; дополнительные детали см. в разделе 4.1 этой главы и в главе 17).
Эти четыре белка составляют коровую структуру PRC1. Однако другие белки PcG, подобные SCM или белку Zeste, оказались связанными с этим комплексом (Otte and Kwaks, 2003). Их молекулярная функция в PRC1 остается неясной, поскольку они, по-видимому, играют дополнительные роли в ядре; в качестве примера можно привести функцию активатора транскрипции, которую играет Zeste. Были идентифицированы еще и другие гены PcG по их роли как регуляторов транскрипции генов кора PcG (Ali and Bender, 2004). А именно, три гена PcG являются находящимися «вверх по течению» регуляторами генов, кодирующих компоненты PRC1. Петли отрицательной обратной связи между компонентами PRC1, а также положительная регуляция компонентов PRC1 со стороны PRC2 еще более заставляют предполагать сложную, кросс-регуляторную сеть между генами PcG для обеспечения тонкой настройки белковых уровней в этих комплексах (рис. 7а). Аналогичным образом, сложные регуляторные взаимодействия были описаны для генов комплекса FIS у Arabidopsis (Baroux et al., 2006).