Рис. 15.5. Опосредованная DCC даун-регуляция Х-хромосом и локуса her-1
В соматических тканях гермафродита DCC уменьшает экспрессию X наполовину и подавляет экспрессию her-1 в 20 раз. DCC собирается у животных XX. Он рекрутируется к узнающим элементам и распространяется по обеим Х-хромосомам, уменьшая экспрессию многочисленных сцепленных с X генов вдвое. Он также связывается с участком аутосомного гена her-1, находящимся «вверх по течению», и уменьшает экспрессию в 20 раз (обозначается DCCH, чтобы показать, что комплекс, связывающийся с her-1, не имеет белка DPY-21) (видоизменено, с любезного разрешения авторов, из Alekseyenko and Kuroda, 2004; иллюстрация Kathenne Sutliff[©AAAS])
Некоторые из этих участков рекрутируют в сильной степени, другие — в слабой, заставляя предполагать либо присутствие варьирующего числа сайтов рекрутирования, либо присутствие сайтов с варьирующей способностью рекрутировать и (или) стимулировать распространение вдоль Х-хромосомы. Тестирование все более мелких участков сузило сайт рекрутирования DCC одного участка до 33 п.о. (Меуег, 2005). Эта последовательность длиной 33 п.о. является уникальной в геноме. Определение других минимальных сайтов рекрутирования — дело первостепенной важности. Другая важнейшая задача — выяснить, каким образом происходит распространение DCC из первоначальных сайтов рекрутирования. Распространение может быть опосредовано кооперативными взаимодействиями между DCCs или же локальными видоизменениями хроматина в структуру, облегчающую связывание все бОлыиих количеств DCC в петле с положительной обратной связью, как это было показано для распространения гетерохроматина у Schizosaccharomyces pombe (глава 8).
5. Эффекты DCC: даун-регуляция сцепленных с X генов и аутосомного гена her-1
Регулирование структуры хроматина для достижения скромного двукратного изменения экспрессии сцепленных с X генов, как это происходит у червей и плодовых мушек, представляется, с механистической точки зрения, весьма интересным. У плодовых мушек модуляция экспрессии генов связана с определенными модификациями гистонов и с утратой линкерного гистона из Х-хромосомы (см. Главу 16). В соматических клетках червей-гермафродитов не было отмечено никаких явных различий ни в уровне, ни в спектре модификаций гистонов на двух Х-хромосомах с компенсацией дозы по сравнению с аутосомами. Млекопитающие, плодовые мушки и черви, по-видимому, приспособили разные предсуществовавшие системы для специализированной роли модуляторов экспрессии генов на Х-хромосоме. Млекопитающие адаптировали основанный на гетерохроматине сайленсинг для инактивации одной из двух Х-хромосом у ХХ-пола. Плодовые мушки приспособили модифицирующую хроматин машинерию для изменения состояния единственной Х-хромосомы у животных XY, что приводит к ап-регуляции экспрессии генов. С. elegans адаптировали механизм конденсации хромосом, используемый в митозе и мейозе, для даун-регуляции обеих Х-хромосом у ХХ-пола. Важнейшими вопросами являются механизм даун-регуляции у червей и то. каким образом она ограничена двукратными изменениями.
При сходстве DCC и 13S комплекса конденсина вероятный механизм даун-регуляции экспрессии генов заключается в опосредованной DCC конденсации хроматина. Это может ограничивать доступ РНК полимеразы и (или) транскрипционных факторов к промоторным районам, мешать продвижению РНК-полимеразы через транскрипционные единицы и (или) замедлять реинициацию транскрипции в каждом гене. Ключи к механизму репрессии могут оказаться в единственном аутосомном локусе her-1, который является единственной известной аутосомной мишенью DCC и который демонстрирует более экстремальную, 20-кратную даун-регуляцию экспрессии генов, опосредованную DCC (рис. 15.6) (Dawes etal., 1999; Chuetal., 2002). Репрессия her-1 стимулирует половое развитие по гермафродитному типу (рис. 15.4). Следовательно, DCC способен достигать в 10 раз большей репрессии в her-1, чем он достигает на Х-хромосомах. Одним известным различием между DCC, связанным с Х-хромосомами, и комплексом, связанным с her-1, является DPY-21. DPY-21 присутствует на Х-хромосомах, но не в локусе her-1 (Yonker and Меуег, 2003).