Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Особенности молекулярного состава гетерохроматина, ассоциированного с проядрышками в эмбрионах мыши

https://doi.org/10.18699/VJ19.471

Аннотация

Ядро доимплантационных эмбрионов млекопитающих характеризуется своеобразной структурной организацией. На начальных стадиях дробления вместо функционально активных ядрышек в ядре эмбриона присутствуют так называемые проядрышки – фибриллярные электронно-плотные структуры, неактивные в отношении синтеза РНК. Подавляющее большинство проядрышек окружено кольцеообразной зоной транскрипционно неактивного гетерохроматина, который, однако, содержит не только эпигенетическую метку репрессированного хроматина – триметилированный гистон Н3K9me3, но и метку активного хроматина – ацетилированный гистон H4K5ac. По результатам непрямого иммуномечения, молекулярный состав кольцевого гетерохроматина в эмбрионах мыши изменяется в ходе реализации процессов активации эмбрионального генома, а также при искусственном подавлении транскрипционной активности. На стадии зиготы в составе кольцевого гетерохроматина выявляются некоторые факторы метаболизма мРНК, например SR-белок фактор сплайсинга SC35 (SRSF2) и базальный фактор транскрипции TFIID. На более поздних стадиях развития в этой области начинают выявляться другие ядерные белки, например Y14 – коровый компонент комплекса связи экзонов (EJC), а также белки, вовлеченные в ремоделинг хроматина – ATRX и Daxx. Типичным компонентом кольцевого гетерохроматина является актин, иммуноцитохимическое мечение которого наиболее выражено на двухклеточной стадии дробления, после активации эмбрионального генома. Характерно, что молекулярный состав гетерохроматина, ассоциированного с разными проядрышками в одном ядре, может различаться, что, возможно, отражает функциональную гетерогенность морфологически сходных проядрышек по их компетентности к процессу нуклеологенеза. В настоящем обзоре кратко обсуждаются некоторые особенности молекулярного состава гетерохроматина, ассоциированного с NPBs, и его возможные функции.

Об авторах

И. О. Боголюбова
Институт цитологии Российской академии наук.
Россия
Санкт-Петербург.


Ж. К. Сайлау
Санкт-Петербургский государственный университет.
Россия
Санкт-Петербург.


Д. С. Боголюбов
Институт цитологии Российской академии наук.
Россия
Санкт-Петербург.


Список литературы

1. Banani S.F., Lee H.O., Hyman A.A., Rosen M.K. Biomolecular condensates: organizers of cel-lular biochemistry. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2017;18(5):285-298. DOI 10.1038/nrm.2017.7. Bogolyubova I.O. Transcriptional activity of nuclei in 2-cell blocked mouse embryos. Tissue Cell. 2011;43(4):262-265. DOI 10.1016/j.tice.2011.03.005.

2. Bogolyubova I.O. Comparative analysis of the fluorescent labeling pattern of nuclei of early mouse embryos by using antibodies to various actin molecule domains. Cell Tiss. Biol. 2013;7(1):37-42. DOI 10.1134/S1990519X13010033.

3. Bogolyubova I.O., Bogolyubov D.S. An immunocytochemical study of interchromatin granule clusters in early mouse embryos. Biomed. Res. Int. 2013;2013:931564. DOI 10.1155/2013/ 931564.

4. Bogolyubova I.O., Bogolyubov D.S. Nuclear distribution of RNA polymerase II and mRNA processing machinery in early mammalian embryos. Biomed. Res. Int. 2014;2014:681596. DOI 10.1155/2014/681596.

5. Bogolyubova I.O., Bogolyubov D.S. Combined detection of newly synthesized RNA and nuclear proteins at the ultrastructural level: a modification of the protocol for immunoelectron micros¬copy. Cell Tiss. Biol. 2018;12(6):517-522. DOI 10.1134/S1990519X18060020.

6. Bogolyubova N.A., Bogolyubova I.O. Actin localization in nuclei of two-cell mouse embryos. Cell Tiss. Biol. 2009;3(5):417-422. DOI 10.1134/S1990519X09050034.

7. Burton A., Torres-Padilla M.E. Epigenetic reprogramming and development: a unique hetero-chromatin organization in the preimplantation mouse embryo. Brief. Funct. Genomics. 2010; 9(5-6):444-454. DOI 10.1093/bfgp/elq027.

8. Cho E.J., Kim J.S. Crowding effects on the formation and maintenance of nuclear bodies: in-sights from molecular-dynamics simulations of simple spherical model particles. Biophys. J. 2012;103(3):424-433. DOI 10.1016/j.bpj.2012.07.007.

9. Courchaine E.M., Lu A., Neugebauer K.M. Droplet organelles? EMBO J. 2016;35(15):1603- 1612. DOI 10.15252/embj.201593517.

10. Fadloun A., Le Gras S., Jost B., Ziegler-Birling C., Takahashi H., Gorab E., Carninci P., Torres- Padilla M.E. Chromatin signatures and retrotransposon profiling in mouse embryos reveal regulation of LINE-1 by RNA. Nat. Struct. Mol. Biol. 2013;20(3):332-338. DOI 10.1038/ nsmb.2495.

11. Ferreira J., Carmo-Fonseca M. The biogenesis of the coiled body during early mouse develop-ment. Development. 1995;121(2):601-612.

12. Geuskens M., Alexandre H. Ultrastructural and autoradiographic studies of nucleolar develop-ment and rDNA transcription in preimplantation mouse embryos. Cell Differ. 1984;14(2): 125-134.

13. Gomes E., Shorter J. The molecular language of membraneless organel¬les. J. Biol. Chem. 2018. DOI 10.1074/jbc.TM118.001192.

14. Hamdane N., Tremblay M.G., Dillinger S., Stefanovsky V.Y., Ne¬meth A., Moss T. Disruption of the UBF gene induces aberrant so¬matic nucleolar bodies and disrupts embryo nucleolar precursor bo¬dies. Gene. 2017;612:5-11. DOI 10.1016/j.gene.2016.09.013.

15. Kopecny V, Flechon J.-E., Camous S., Fulka J.Jr. Nucleologenesis and the onset of transcription in the eight-cell bovine embryo: fine struc¬tural autoradiographic study. Mol. Reprod. Dev. 1989;1(2):79-90. DOI 10.1002/mrd.1080010202.

16. Lanctot C., Cheutin T., Cremer M., Cavalli G., Cremer T. Dynamic ge-nome architecture in the nuclear space: regulation of gene expres-sion in three dimensions. Nat. Rev. Genet. 2007;8(2):104-115. DOI 10.1038/nrg2041.

17. Li E. Chromatin modification and epigenetic reprogramming in mam-malian development. Nat. Rev. Genet. 2002;3(9):662-673. DOI 10.1038/nrg887.

18. Martin C., Beaujean N., Brochard V., Audouard C., Zink D., Debey P. Genome restructuring in mouse embryos during reprogramming and early development. Dev. Biol. 2006;292(2):317-332. DOI 10.1016/j. ydbio.2006.01.009.

19. Mason K., Liu Z., Aguirre-Lavin T., Beaujean N. Chromatin and epi-genetic modifications during early mammalian development. Anim. Reprod. Sci. 2012;134(1-2):45-55. DOI 10.1016/j.anireprosci.2012. 08.010.

20. Meglicki M., Teperek-Tkacz M., Borsuk E. Appearance and hetero-chromatin localization of HP1a in early mouse embryos depends on cytoplasmic clock and H3S10 phosphorylation. Cell Cycle. 2012; 11(11):2189-2205. DOI 10.4161/cc.20705.

21. Probst A.V., Santos F., Reik W., Almouzni G., Dean W. Structural dif¬ferences in centromeric heterochromatin are spatially reconciled on fertilization in the mouse zygote. Chromosoma. 2007;116(4):403- 415. DOI 10.1007/s00412-007-0106-8.

22. Rajendra T.K., Praveen K., Matera A.G. Genetic analysis of nuclear bodies: from nondeterministic chaos to deterministic order. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 2010;75:365-374. DOI 10.1101/ sqb.2010.75.043.

23. Richter K., Nessling M., Lichter P. Macromolecular crowding and its potential impact on nuclear function. Biochim. Biophys. Acta. 2008; 1783(11):2100-2107. DOI 10.1016/j.bbamcr.2008.07.017.

24. Romanova L., Korobova F., Noniashvilli E., Dyban A., Zatsepina O. High resolution mapping of ribosomal DNA in early mouse embryos by fluorescence in situ hybridization. Biol. Reprod. 2006;74(5):807- 815. DOI 10.1095/biolreprod.105.047340.

25. Sailau Z.K., Bogolyubov D.S., Bogolyubova I.O. Nuclear distribution of the chromatin-remodeling protein ATRX in mouse early embryo- genesis. Acta Histochem. 2017;119(1):18-25. DOI 10.1016/j.acthis. 2016.11.001.

26. Santenard A., Ziegler-Birling C., Koch M., Tora L., Bannister A.J., Tor- res-Padilla M.E. Heterochromatin formation in the mouse embryo requires critical residues of the histone variant H3.3. Nat. Cell Biol. 2010;12(9):853-862. DOI 10.1038/ncb2089.

27. Sawyer I.A., Bartek J., Dundr M. Phase separated microenvironments inside the cell nucleus are linked to disease and regulate epigenetic state, transcription and RNA processing. Semin. Cell Dev. Biol. 2018a. DOI 10.1016/j.semcdb.2018.07.001.

28. Sawyer I.A., Sturgill D., Dundr M. Membraneless nuclear organelles and the search for phases within phases. Wiley Interdiscip. Rev. RNA. 2018b;e1514. DOI 10.1002/wrna.1514.

29. Stanek D., Fox A.H. Nuclear bodies: new insights into structure and function. Curr. Opin. Cell Biol. 2017;46:94-101. DOI 10.1016/j.ceb. 2017.05.001.

30. Tesank J., Kopecny V, Plachot M., Mandelbaum J. Activation of nuc-leolar and extranucleolar RNA synthesis and changes in the ribo- somal content of human embryos developing in vitro. J. Reprod. Fertil. 1986а;78(2):463-470.

31. Tesank J., Kopecny V., Plachot M., Mandelbaum J., Dalage C., Flechon J.-E. Nucleologenesis in the human embryo developing in vitro: ultrastructural and autoradiographic analysis. Dev. Biol. 1986b;115(1):193-203.

32. Wang C., Liu X., Gao Y., Yang L., Li C., Liu W., Chen C., Kou X., Zhao Y., Chen J., Wang Y., Le R., Wang H., Duan T., Zhang Y., Gao S. Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development. Nat. Cell Biol. 2018;20(5):620- 631. DOI 10.1038/s41556-018-0093-4.

33. Zatsepina O., Baly C., Chebrou M., Debey P. The step-wise assem¬bly of a functional nucleolus in preimplantation mouse embryos in-volves the Cajal (coiled) body. Dev. Biol. 2003;253(1):66-83.

34. Zhu L., Brangwynne C.P. Nuclear bodies: the emerging biophysics of nucleoplasmic phases. Curr. Opin. Cell Biol. 2015;34:23-30. DOI 10.1016/j.ceb.2015.04.003


Рецензия

Просмотров: 545


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-3259 (Online)