Инициация сборки гетерохроматина малыми РНК
Малые РНК инициируют сборку гетерохроматина в связи с эффекторным комплексом RNAi.
В связи с открытием, что путь RNAi участвует в формировании гетерохроматина у дробянковых дрожжей и в транскрипционном сайленсинге генов в других системах возник вопрос о том, каким образом этот путь может непосредственно регулировать структуру хроматина. Очистка Chp1 , хромодоменного белка, являющегося структурным компонентом гетерохроматина, привела к идентификации комплекса RITS ( Verdel et al., 2004 ). RITS, кроме Chp1 , содержит белок Ago1 , характерный для дробянковых дрожжей, и Tas3 , белок с неизвестной функцией. Он также содержит центромерные siRNAs , которые создаются рибонуклеазой Dicer , и, что важно, RITS связывается с районами центромерных повторов зависимым от siRNA образом. Поэтому предположили, что RITS использует центромерные siRNAs для "нацеливания" на специфичные хромосомные районы для инактивации, и это обеспечивает прямую связь между RNAi и сборкой гетерохроматина ( рис. 8.4 ).
Подобно RISC , опосредующему PTGS , RITS использует siRNAs для прицельного распознавания. Однако, в отличие от RISC, RITS связывается с хроматином и инициирует формирование гетерохроматина в противоположность инактивации иРНК. Каким образом siRNAs могут "нацеливать" на определенные, специфичные хромосомные участки? Предложены два возможных механизма. Согласно первой модели, siRNAs, связанные с Ago1 в комплексе RITS, должны как-то соединяться с нераскрученной двойной спиралью ДНК за счет спаривания оснований. Во второй модели связанные с RITS siRNAs должны спариваться основаниями с некодирующими РНК-транскриптами в локусе-мишени ( рис. 8.4 ).
Согласно любой из этих моделей, в результате ассоциации RITS с хроматином посредством siRNAs рекрутируется НКМТ Clr4 с последующим метилированием гистонов по НЗК9 . За этим следуют связывание Swi6 и распространение метилирования НЗК9 и гетерохроматина. Однако для ассоциации RITS с хроматином требуется также Сlr4, позволяя предполагать, что это обеспечивает метилированные НЗК9, к которым может присоединяться комплекс RITS, стабилизируя тем самым свою связь с хроматином. Уже известно, что хромодомен Chp1 специфически связывается с метилированными остатками НЗК9 ( Partridge et al., 2002 ), а мутации в Сlr4 или хромодомене Chp1, участвующие в этом взаимодействии, приводят к утрате связывания RITS с хроматином ( Partridge et al., 2002 ; Noma et al., 2004 ). Более того, RITS может также связываться с доменами хроматина, покрытыми метилированным НЗК9, через хромодомен Chp1 в mat2/3 и теломерных районах в отсутствие siRNAs ( Noma et al., 2004 ; Petrie et al., 2005 ). Подводя итог, можно сказать, что комплекс RITS обнаруживает сродство с хроматином через связывание Chp1 с метилированными НЗК9 и через спаривание оснований siRNA либо с ДНК, либо с транскриптами РНК.
Полученные впоследствии данные являются сильным свидетельством в пользу роли RITS и siRNAs в инициации сборки гетерохроматина. Бюлер и соавторы ( Buhler et al., 2006 ) использовали сайт-специфичный белок, связывающийся с РНК, чтобы искусственно привязать комплекс RITS к РНК-транскрипту активного в норме гена ura4+ . Замечательно, что результатом такой привязки стала генерация siRNAs ura4+ и сайленсинг этого гена ura4+ по типу, требующему как RNAi, так и компоненты гетерохроматина. Кроме того, эта система позволяла прямо оценивать способность вновь возникших siRNAs инициировать метилирование НЗК9 и связывание Swi6, которые являются молекулярными маркерами образования гетерохроматина. Интересно, что вновь образовавшиеся siRNAs ura4+ оказались под негативным контролем со стороны консервативной siRNA-рибонуклеазы, Eri1 , которая ограничивает их тем локусом, с которого они были произведены. Однако, когда ген, кодирующий Eri1, делегируется, siRNAs ura4+ способны действовать в trans-конфигурации и сайленсировать вторую копию гена ura4+, вставленную в другую хромосому той же клетки. Этот эксперимент демонстрирует, следовательно, что siRNAs могут действовать как факторы специфичности, направляющие RITS и сборку гетерохроматина на прежде активный район генома.
Способность siRNAs инициировать сайленсинг у S. pombe была также исследована другим методом, базирующимся на экспрессии шпилечной РНК для производства siRNAs, гомологичных трансгену GFP ( Sigova et al., 2004 ). В этой системе шпилечные siRNAs стимулировали сайленсинг репортерного гена GFP на уровне PTGS , но не TGS ( Sigova et al., 2004 ). Неясно, почему эти шпилечные siRNAs не могут индуцировать TGS и сборку гетерохроматина в хромосомной копии GFP. Одно из возможных объяснений заключается в том, что гетерохроматин собирается в специфических субнуклеарных местах, а сборка вне этих мест происходит неэффективно ( Gasser et al., 2004 ).
Смотрите также:
