Теломерные районы содержат модификации хроматина и обладают свойствами, сходными с перицентромерным гетерохроматином, описанным в разделе 3 далее в этой главе. Характеристика эпигенетических механизмов, регулирующих теломерные и субтеломерные районы, была получена в исследованиях экспрессии генов у дрожжей и Drosophila, но наблюдается также у человека. Сайленсинг эухроматиновых генов, вставленных в теломерные районы, варьирует. Это явление называется теломерным эффектом положения (ТРЕ, telomere position effect); оно похоже на эффект положения мозаичного типа (PEV, position-effect variegation), индуцируемый соседним центромерным гетерохроматином у мух и S. pombe (детали см. в главах 5 и 6, соответственно). У почкующихся дрожжей многие факторы, связанные с хроматином, такие как белки SIR, влияющие на сайленсинг типа спаривания, влияют также на сайленсинг, индуцируемый теломерой (глава 4). Удивительно, что почти ни один из генов, регулирующих PEV у Drosophila (Супрессоры и Энхансеры Мозаицизма, Su(var) s и E(var)s, описанные в главе 5), никак не влияет на теломерный сайленсинг. Это заставляет предположить, что PEV и ТРЕ опосредованы, по крайней мере отчасти, разными механизмами (Cryderman et al., 1999; Donaldson et al., 2002).
Гетерохроматиновый белок 1 (HP1, продукт гена Su(var)) и метилирвание H3K9, которые являются ключевыми компонентами сайленсинга, опосредованного хроматином (глава 8), присутствуют в теломерах Drosophila и необходимы для удлинения теломер (рис. 14.4) (Perrini et al., 2004). Результатом делеции НР1 или его партнера по связыванию НОАР (сокращение для НР1/ ORC-associated protein) оказывается очень высокая частота теломерных слияний (Cenci et al., 2003). НР1 обычно рекрутируется к хроматину благодаря своему сродству к метилированному H3K9 через хромодомен. Интересно, что кэпирование теломеры белком НР1 не зависит от метилирования H3K9; это позволяет предполагать, что защита концов опосредуется альтернативным механизмом, в котором участвует прямое связывание с теломерной ДНК или нетеломерными последовательностями, присутствующими в терминальных делециях (рис. 14.4а) (Perrini et al., 2004). Одна из привлекательных моделей сводится к тому, что НР1 связывается и защищает концы независимо от нуклеотидной последовательности ДНК, затем рекрутирует неизвестную НКМТ H3K9; локальное метилирование H3K9 могло бы затем рекрутировать к этому участку большие количества НР1, что стимулирует распространение теломерного сайленсинга (рис. 14.4). Этот механизм, вероятно, не требует средств RNAi, участвующих в установлении и сайленсинге центромерного гетерохроматина (глава 8), но этот компонент модели нуждается в прямой проверке.
Недавние исследования показали, что у млекопитающих зависимое от теломеразы удлинение теломеры также регулируется эпигенетически (Lai et al., 2005). Например, мыши с делецией обеих копий HKMTs H3K9. Suvar39hl/2, имеют теломеры с редуцированными уровнями H3K9me2 и H3K9me3 и демонстрируют аномально длинные теломеры (рис. 14.46) (Garcia-Cao et al., 2004). Эти результаты позволяют предполагать, что активность НКМТ Suvar39hl/2 превращает модификацию H3K9me в ди- и триметилированные формы, облегчая связывание гомологов НР1, СЬх 3 и 5, которые необходимы для сборки нормальной структуры теломерного хроматина и регуляции длины теломер.
Наконец, эпигенетические модификации, происходящие в теломерах, влияют также и на мейотическую рекомбинацию и передачу хромосом. Например, у почкующихся дрожжей утрата Ndjl, теломерного белка, необходимого как для формирования теломерного букета (т.е. образования кластера), так и для мейотической рекомбинации (Wu and Burgess, 2006), приводит к резкой редукции частоты теломерных делеций (Joseph et al., 2005). Джозеф и сотрудники предполагают что Ndj 1 облегчает теломерную делецию, «стимулируя взаимодействия теломер в ходе мейоза, что приводит к эффективному увеличению содержания факторов, необходимых для делеции». Аналогичным образом, мутанты, дефектные по транскрипционному сайленсингу генов, помещенных поблизости от теломер, демонстрируют серьезные нарушения в мейотическом спаривании и рекомбинации, что приводит к неправильной агрегации во время мейоза (Nimmo et al., 1998). Таким образом, эпигенетические события, которые контролируют как длину теломер, так и транскрипционную компетентность, используются также в процессах, контролирующих поведение хромосом в ходе мейоза.