Влияние модификаторов структуры хроматина на транс-действующий гетерохроматиновый эффект положения у Drosophila melanogaster

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Гетерохроматиновый эффект положения проявляется в инактивации эухроматиновых генов при перемещении к гетерохроматину. При хромосомных перестройках инактивации подвергаются гены, расположенные рядом с новой эу-гетерохроматиновой границей в перестройке (цис-инактивация), и, в редких случаях, гены участка нормальной хромосомы, гомологичного району эу-гетерохроматиновой границы хромосомы с перестройкой (транс-инактивация). Инверсия In(2)A4 способна транс-инактивировать расположенный на нормальной хромосоме ген-репортер UAS-eGFP. Мы провели нокдаун ряда белков хроматина при помощи регулируемой температурой РНК-интерференции и исследовали влияние нокдауна на транс-инактивацию репортера. Выявлено подавление транс-инактивации при нокдаунах Su(var)2-HP2 – белка, связывающегося с ключевым белком гетерохроматина НР1а, SAYP – субъединицы комплекса ремоделирования хроматина и метилтрансферазы гистонов Eggless (SETDB1), вносящей узнаваемую белком HP1a модификацию H3K9me3. Представленный в работе способ исследования эффектов нокдауна генов на гетерохроматиновый эффект положения представляет самостоятельный методологический интерес.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Солодовников

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: slavrov.defy@gmail.com
Россия, Москва

С. А. Лавров

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: slavrov.defy@gmail.com
Россия, Москва

А. С. Шацких

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: slavrov.defy@gmail.com
Россия, Москва

В. А. Гвоздев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: slavrov.defy@gmail.com

академик

Россия, Москва

Список литературы

  1. Abramov Y.A., Shatskikh A.S., Maksimenko O.G., et al. The Differences Between Cis- and Trans-Gene Inactivation Caused by Heterochromatin in Drosophila // Genetics, 2016, Т. 202 №. 1, C. 93–106.
  2. Elgin S.C., Reuter G. Position-effect variegation, heterochromatin formation, and gene silencing in Drosophila // Cold Spring Harb Perspect Biol, 2013, Т. 5 №. 8, C. a017780.
  3. Sass G.L., Henikoff S. Pairing-dependent mislocalization of a Drosophila brown gene reporter to a heterochromatic environment // Genetics, 1999, Т. 152 №. 2, C. 595–604.
  4. Sage B.T., Csink A.K. Heterochromatic self-association, a determinant of nuclear organization, does not require sequence homology in Drosophila // Genetics, 2003, Т. 165 №. 3, C. 1183–1193.
  5. Shatskikh A.S., Abramov Y.A., Lavrov S.A. Trans-inactivation: Repression in a wrong place // Fly (Austin), 2017, Т. 11 №. 2, C. 96-103.
  6. Nisha P., Plank J.L., Csink A.K. Analysis of chromatin structure of genes silenced by heterochromatin in trans // Genetics, 2008, Т. 179 №. 1, C. 359–373.
  7. Politz J.C., Scalzo D., Groudine M. Something silent this way forms: the functional organization of the repressive nuclear compartment // Annu Rev Cell Dev Biol, 2013, Т. 29, C. 241–270.
  8. Grewal S.I.S. The molecular basis of heterochromatin assembly and epigenetic inheritance // Mol Cell, 2023, Т. 83 №. 11, C. 1767–1785.
  9. Солодовников А.А., Гвоздев В.А., Лавров С.А. Высокий уровень транскрипции гена на стадии эмбриона приводит к подавлению его гетерохроматиновой транс-инактивации у взрослых особей Drosophila melanogaster // Биохимия, 2020, Т. 85 №. 4, C. 547–555.
  10. Шацких А.С., Оленкина О.М., Солодовников А.А. и др. Системы регулируемой экспрессии генов как инструмент исследования гетерохроматинового эффекта положения у Drosophila melanogaster // Биохимия, 2018, Т. 83 №. 5, C. 712–723.
  11. Fujimoto E., Gaynes B., Brimley C. J., et al. Gal80 intersectional regulation of cell-type specific expression in vertebrates // Dev Dyn, 2011, Т. 240 №. 10, C. 2324–2334.
  12. Meyer-Nava S., Torres A., Zurita M., et al. Molecular effects of dADD1 misexpression in chromatin organization and transcription // BMC Mol Cell Biol, 2020, Т. 21 №. 1, C. 17.
  13. Nakayama T., Shimojima T., Hirose S. The PBAP remodeling complex is required for histone H3.3 replacement at chromatin boundaries and for boundary functions // Development, 2012, Т. 139 №. 24, C. 4582–4590.
  14. Shidlovskii Y.V., Bylino O.V., Shaposhnikov A.V., et al. Subunits of the PBAP Chromatin Remodeler Are Capable of Mediating Enhancer-Driven Transcription in Drosophila // Int J Mol Sci, 2021, Т. 22 №. 6.
  15. Chalkley G.E., Moshkin Y.M., Langenberg K., et al. The transcriptional coactivator SAYP is a trithorax group signature subunit of the PBAP chromatin remodeling complex // Mol Cell Biol, 2008, Т. 28 №. 9, C. 2920–2929.
  16. Patil A., Strom A.R., Paulo J. A., et al. A disordered region controls cBAF activity via condensation and partner recruitment // Cell, 2023, Т. 186 №. 22, C. 4936–4955 e4926.
  17. Keenen M.M., Brown D., Brennan L.D., et al. HP1 proteins compact DNA into mechanically and positionally stable phase separated domains // Elife, 2021, Т. 10.
  18. Babu M.M. The contribution of intrinsically disordered regions to protein function, cellular complexity, and human disease // Biochem Soc Trans, 2016, Т. 44 №. 5, C. 1185–1200.
  19. Cermakova K., Hodges H.C. Interaction modules that impart specificity to disordered protein // Trends Biochem Sci, 2023, Т. 48 №. 5, C. 477–490.
  20. Banerjee P.R., Holehouse A.S., Kriwacki R., et al. Dissecting the biophysics and biology of intrinsically disordered proteins // Trends Biochem Sci, 2023.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Система для исследования влияния нокдауна генов – модификаторов эффекта положения на транс-инактивацию репортера UAS-eGFP, вызываемую инверсией In(2)A4: инверсия In(2)A4 вызывает мозаичную инактивацию репортера UAS-eGFP на нормальной хромосоме в мальпигиевых сосудах. Показано положение репортера UAS-eGFP на нормальной хромосоме относительно места разрыва A4 (пунктирная вертикальная линия). Ниже представлена структура инверсии A4, Гх – блоки гетерохроматина, в А4 блок разделен на большой и отделенный малый фрагменты ц – центромера. Цис-действующий эффект положения распространяется на эухроматин от основного и отделенного блоков гетерохроматина (синие стрелки), транс-инактивация влияет на репортер в гомологичной нормальной хромосоме. На фотографиях показана мозаичная экспрессия eGFP (отсутствие флуоресценции в отдельных клетках) при вызываемой In(2)A4 транс-инактивации (eGFP/A4), по сравнению с экспрессией eGFP при той же температуре, но на фоне хромосомы дикого типа (eGFP/+) (а); система для исследования нокдауна генов – модификаторов ЭП на транс-инактивацию (б). Генотип содержит: хромосомы 2 – инверсия A4 в гетерозиготе с нормальной хромосомой с транс-инактивируемым репортером UAS-eGFP; хромосомы 3 – хромосома с генами GAL4 и GAL80ts под тубулиновыми промоторами в гетерозиготе с хромосомой, содержащей трансген UAS-RNAi – источник дцРНК к одному из исследуемых генов-модификаторов (egg, SAYP, Su(var)2-HP2, XNP, CG2116, E(var)3-9 и Polybromo). GAL4 активирует транскрипцию UAS-eGFP, а также UAS-RNAi, вызывая нокдаун модификатора ЭП. GAL80ts инактивирует GAL4, подавляя транскрипцию с UAS-зависимых промоторов, при этом степень подавления снижается при повышении температуры. Нокдаун модификатора ЭП может выражаться в усилении или подавлении транс-инактивации (иллюстрации эффектов приведены на фото справа).

Скачать (263KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема скрещиваний для получения генотипов, использованных для исследования эффектов нокдаунов компонентов хроматина на транс-инактивацию, таблица исследуемых генов и влияние нокдауна разной степени на жизнеспособность мух: ход скрещиваний и использованные в работе генотипы. Получены четыре генотипа, представляющие все возможные комбинации “наличие – отсутствие транс-инактивации” и “наличие – отсутствие нокдауна”. Во всех генотипах присутствуют гены GAL4 и GAL80ts. Отношение флуоресценции репортера в eGFP/A4 к eGFP/+ без UAS-RNAi (UAS-eGFP/A4; tubGAL4 tubGAL80ts/TM6 к UAS-eGFP/CyO; tubGAL4 tubGAL80ts/TM6) показывает уровень транс-инактивации без нокдауна гена-модификатора. Отношение флуоресценции репортера в eGFP/A4; UAS-RNAi к eGFP/+; UAS-RNAi (UAS-eGFP/A4; tubGAL4 tubGAL80ts/UAS-RNAi к UAS-eGFP/CyO; tubGAL4 tubGAL80ts/UAS-RNAi) показывает уровень транс-инактивации при нокдауне исследуемого гена. Отношение уровней транс-инактивации “нокдаун/без нокдауна” определяет степень влияния гена-модификатора на транс-инактивацию (а); влияние нокдауна исследуемых генов на жизнеспособность особей. Степень нокдауна увеличивается при повышении температуры, когда инактивация репрессора GAL80ts повышает концентрацию активного GAL4). Стадии развития обозначены как Л (личинка), К (куколка), В (взрослые). Соответственно, ЛКВ обозначает выживаемость на всех стадиях при данной температуре, ЛК – выживают личинки и куколки, Л – только личинки. В случае нокдауна XNP выживали самцы (б).

Скачать (431KB)
Метаданные
4. Рис 3. Попарное сравнение интенсивности флуоресценции клеток мальпигиевых сосудов у мух с UAS-eGFP в норме и при транс-инактивации без нокдауна (–RNAi) и при нокдауне одного из белков (–Xnp, –SAYP, –CG2116, –olybromo, –eggless, –E(var)3-9, –HP2).

Скачать (209KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».