Рис. 16.4. Комплекс MSL «нацеливается» на активированные гены
Конструкт, содержащий промотор под контролем trans-активатора GAL4 был вставлен в сайт, в норме лишенный комплекса MSL в хромосомах личиночной слюнной железы (правая часть рисунка). Когда ген, экспрессирующий GAL4, вводится в геном (левая часть рисунка), trans-активатор связывается с конструктом (красный цвет) и рекрутирует комплекс MSL (зеленый цвет) (перепечатано, с любезного разрешения, из: Sass et al., 2003 [©National Academy of Sciences]
Для объяснения функции комплекса MSL была предложена альтернативная гипотеза (Birchler et al., 2003). Эта гипотеза основывается на представлении, что у самок активность всех хромосом устанавливается, наряду с другими факторами, однородным распределением MOF. У самцов, в силу отсутствия одной Х-хромосомы, для аутосом и для единственной Х-хромосомы доступна более высокая концентрация MOF и неизвестных факторов, что приводит к более высоким уровням их активности; комплекс MSL образуется и рекрутируется к Х-хромосоме для того, чтобы изолировать факторы гипертранскрипции, в том числе MOF, от аутосом. В этой модели главная роль комплекса MSL заключается в том, чтобы даун-регулировать аутосомные гены, а не в том, чтобы ап-регулировать гены, сцепленные с X. Однако этой гипотезе противоречат два независимых исследования; в них показано, что утрата «нацеливания» комплекса MSL клетках культуры ткани самца уменьшали транскрипцию генов на Х-хромосоме, в то время как уровень экспрессии аутосомных генов не изменялся (Hamada et al., 2005; Straub et al., 2005b). Аналогичные результаты были недавно опубликованы относительно экспрессии сцепленного с X гена в мужской зародышевой линии (Gupta et al., 2006).
Сборка хроматина недавно была подразделена на связанную с репликацией и не зависимую от репликации откладку [deposition] нуклеосом. Последняя происходит в транскрипционно активных районах хроматина и включает замещение гистона H3 вариантом H3.З (глава 13). С этим наблюдением согласуется тот факт, что скорость включения гистона H3.З в Х-хромосому в клетках самца повышена по отношению к аутосомам (Mito et al., 2005).
3. Регулирование компенсации дозы начинается с измерения отношения Х:аутосомы
Каждый эмбрион должен сосчитать свои Х-хромосомы, чтобы принять критическое решение, выполнять ли компенсацию дозы или нет. Неправильное решение, например, неспособность ап-регулировать единственную Х-хромосому самца или аберрантная ап-регуляция обеих Х-хромосом самки, приводит к летальности. У Drosophila процесс счета Х-хромосом скоординирован с решением о детерминации пола (обзор см. Cline and Meyer, 1996). Фенотипический пол определяется числом Х-хромосом на ядро, так что эмбрионы XX являются самками, а эмбрионы XY — самцами. Y-хромосома необходима для фертильности, но, в отличие от млекопитающих, она не играет никакой роли в контроле фенотипического пола. Формально и пол, и компенсация дозы контролируются отношением Х: аутосомы, поскольку механизм счета Х-хромосом чувствителен к числу наборов аутосом. Это становится очевидным на триплоидах 2Х: ЗА, которые характеризуются отношением Х: А, промежуточным между самцами XY2A и самками XX: 2А. Триплоиды 2Х: ЗА дифференцируются как интерсексы со смесью мужских и женских клеток.
Отношение Х: А контролирует как детерминацию пола, так и компенсацию дозы, регулируя критический ген бинарного переключателя, Sex lethal (Sxl). Sxl кодирует специфичный для самок белок, связывающийся с РНК, который регулирует сплайсинг и трансляцию ключевых иРНК в путях детерминации пола и компенсации дозы, соответственно (рис. 16.5). Sex lethal кодируется Х-хромосомой и позитивно регулируется транскрипционными факторами, кодируемыми X, так что эмбрионы с двумя Х-хромосомами способны инициировать экспрессию Sxl с раннего, регулируемого промотора, Ре, тогда как эмбрионы с одной Х-хромосомой на ядро не могут экспрессировать Sxl с Ре. Это первоначальное временное различие в активации Sxl у ранних эмбрионов стабилизируется авторегуляторной петлей, в которой белок SXL позитивно регулирует сплайсинг своей собственной иРНК с поддерживающего промотора [maintenance promoter], который экспрессируется конститутивно. Sxl инициирует дифференцировку по женскому типу, регулируя сплайсинг гена transformer (tra) пол-специфичным образом. В свою очередь продукт этого гена (вместе с продуктом еще одного гена, transformed (tra2), представленного у обоих полов) направляет сплайсинг первичного транскрипта гена doublesex (dsx) на выработку регуляторного белка, который репрессирует специфичные для самцов гены-реализаторы, достигая таким образом женской половой дифференцировки. У мужских эмбрионов альтернативный способ сплайсинга транскриптов dsx происходит «по умолчанию» и ведет к выработке продукта, который репрессирует специфичные для самок гены-реализаторы, результатом чего является мужская половая дифференцировка.