Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Хроматиновые белки ADF1 и BEAF-32 влияют на позиционирование нуклеосом и упаковку ДНК междиска 61С7/С8 политенных хромосом Drosophila melanogaster

https://doi.org/10.18699/VJ19.475

Полный текст:

Аннотация

Формирование интерфазной хромосомы представляет собой многоуровневый процесс, в результате которого ДНК упаковывается в тысячи раз. На первом этапе упаковки образуются нуклеосомы – базовые повторяющиеся единицы хроматина. Дальнейшая упаковка происходит за счет связывания ДНК с гистоном Н1 и негистоновыми белками, участвующими в ближних и дальних энхансер-промоторных и инсуляторных взаимодействиях. При этом функциональность генома сохраняется за счет динамичной и неравномерной упаковки ДНК вдоль хромосомы, что проявляется уже на нуклеосомном уровне. Несмотря на долгую историю изучения процесса упаковки ДНК в интерфазном ядре, до сих пор до конца не ясно, от чего зависит степень упаковки разных участков ДНК и какое влияние оказывают друг на друга разные уровни упаковки. Превосходной модельной системой для изучения молекулярных механизмов, определяющих степень упаковки ДНК, являются политенные хромосомы слюнных желез личинок дрозофилы. За счет больших размеров и характерного диск/междискового рисунка они позволяют легко наблюдать неравномерность упаковки ДНК вдоль хромосом. В настоящей работе мы исследовали, какую роль играют негистоновые регуляторные белки ADF1 и BEAF-32 в позиционировании нуклеосом и формировании междиска 61С7/С8 – одного из декомпактных районов политенных хромосом. ADF1 – специфический транскрипционный фактор, а BEAF-32 – инсуляторный белок, ассоциированный с междисками. С использованием трансгенных линий мы показали, что мутации сайтов связывания ADF1 или BEAF-32 приводят к тому, что трансген теряет способность формировать междиск в новом генетическом окружении. Кроме того, мутации нарушают нуклеосомную организацию трансгена, характеризующуюся повышением стабильности нуклеосом. Мы обнаружили, что сайты связывания ADF1 и BEAF-32 необходимы для спасения нуль-аллеля bantam – жизненно важного гена микроРНК, расположенного в районе 61С7/С8. Таким образом, мы можем проследить связь между степенью упаковки ДНК, нуклеосомной организацией и функцией конкретного участка интерфазной хромосомы.

Об авторах

М. Б. Шварц (Беркаева)
Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Новосибирск.


Т. Е. Панкова
Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Новосибирск.


С. А. Демаков
Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Новосибирск.


Список литературы

1. Andreenkov O.V., Andreenkova N.G., Volkova E.I., Georgiev P.G., Goncharova A.A., Pokholkova G.V., Demakov S.A. Ectopic tethe-ring of the chromator protein in UASDBD(GAL4) system as ap-proach for studying of the insulator proteins in Drosophila melano- gaster polytene chromosomes. Tsitologiia. 2016;58(6):493-497. (in Russian)

2. Berkaeva M., Demakov S., Schwartz Y.B., Zhimulev I. Functional analysis of Drosophila polytene chromosomes decompacted unit: the interband. Chromosome Res. 2009;17(6):745-754. DOI 10.1007/ s10577-009-9065-7.

3. Brennecke J., Hipfner D.R., Stark A., Russell R.B., Cohen S.M. Bantam encodes a developmentally regulated microRNA that controls cell proliferation and regulates the proapoptotic gene hid in Drosophila. Cell. 2003;113(1):25-36.

4. Chereji R.V., Clark D.J. Major determinants of nucleosome position-ing. Biophys. J. 2018;114(10):2279-2289. DOI 10.1016/j.bpj.2018. 03.015.

5. Chereji R.V., Kan T.-W., Grudniewska M.K., Romashchenko A.V., Be- rezikov E., Zhimulev I.F., Guryev V., Morozov A.V., Moshkin Y.M. Genome-wide profiling of nucleosome sensitivity and chromatin ac¬cessibility in Drosophila melanogaster. Nucleic Acids Res. 2016; 44(3):1036-1051. DOI 10.1093/nar/gkv978.

6. England B.P., Admon A., Tjian R. Cloning of Drosophila transcription factor Adf-1 reveals homology to Myb oncoproteins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992;89(2):683-687.

7. Gilbert M.K., Tan Y.Y., Hart C.M. The Drosophila boundary element- associated factors BEAF-32A and BEAF-32B affect chromatin structure. Genetics. 2006;173(3):1365-1375. DOI 10.1534/genetics. 106.056002.

8. Jiang N., Emberly E., Cuvier O., Hart C.M. Genome-wide mapping of boundary element-associated factor (BEAF) binding sites in Dro-sophila melanogaster links BEAF to transcription. Mol. Cell. Biol. 2009;29(13):3556-3568. DOI 10.1128/MCB.01748-08.

9. Kvon E.Z., Demakov S.A., Zhimulev I.F. Chromatin decompaction in the interbands of Drosophila polytene chromosomes does not cor¬relate with high transcription level. Russ. J. Genet. 2011;47(6):674- 681. DOI 10.1134/S1022795411060135. (in Russian)

10. Kwon S.Y., Grisan V, Jang B., Herbert J., Badenhorst P. Genome¬wide mapping targets of the metazoan chromatin remodeling factor NURF reveals nucleosome remodeling at enhancers, core promoters and gene insulators. PLoS Genet. 2016;12(4):1-26.

11. Martin F.A., Perez-Garijo A., Moreno E., Morata G. The brinker gra-dient controls wing growth in Drosophila. Development. 2004; 131(20):4921-4930. DOI 10.1242/dev.01385.

12. Moshkin Y.M., Chalkley G.E., Kan T.W., Reddy B.A., Ozgur Z., van Ijcken W.F.J., Dekkers D.H.W., Demmers J.A., Travers A.A., Ver- rijzer C.P. Remodelers organize cellular chromatin by counteract-ing intrinsic histone-DNA sequence preferences in a class-specific manner. Mol. Cell. Biol. 2012;32(3):675-688. DOI 10.1128/MCB. 06365-11.

13. Oh H., Irvine K.D. Cooperative regulation of growth by Yorkie and Mad through bantam. Dev. Cell. 2011;20(1):109-122. DOI 10.1016/j. devcel.2010.12.002.

14. Orsi G.A., Kasinathan S., Hughes K.T., Saminadin-Peter S., Heni- koff S., Ahmad K. High-resolution mapping defines the cooperative architecture of Polycomb response elements. Genome Res. 2014; 24(5):809-820. DOI 10.1101/gr.163642.113.

15. Peng H.W., Slattery M., Mann R.S. Transcription factor choice in the Hippo signaling pathway: homothorax and yorkie regulation of the microRNA bantam in the progenitor domain of the Drosophila eye imaginal disc. Genes Dev. 2009;23(19):2307-2319. DOI 10.1101/ gad.1820009.

16. Rath U., Ding Y., Deng H., Qi H., Bao X., Zhang W., Girton J., Johan-sen J., Johansen K.M. The chromodomain protein, Chromator, in-teracts with JIL-1 kinase and regulates the structure of Drosophila polytene chromosomes. J. Cell Sci. 2006;119(Pt 11):2332-2341.

17. Semeshin V.F., Demakov S.A., Shloma V.V., Vatolina T.Y., Gorcha-kov A.A., Zhimulev I.F. Interbands behave as decompacted autono¬mous units in Drosophila melanogaster polytene chromosomes. Ge- netica. 2008;132(3):267-279.

18. Talamillo A., Fernandez-Moreno M.A., Martinez-Azorin F., Born- stein B., Ochoa P., Garesse R. Expression of the Drosophila melano¬gaster ATP synthase a subunit gene is regulated by a transcriptional element containing GAF and Adf-1 binding sites. Eur. J. Biochem. 2004;271(20):4003-4013. DOI 10.1111/j.1432-1033.2004.04336.x.

19. Thomas G.H., Elgin S.C. Protein/DNA architecture of the DNase I hypersensitive region of the Drosophila hsp26 promoter. EMBO J. 1988;7(7):2191-2201.

20. Tsukiyama T., Becker P.B., Wu C. ATP-dependent nucleosome disrup¬tion at a heat-shock promoter mediated by binding of GAGA tran¬scription factor. Nature. 1994;367(6463):525-532. DOI 10.1038/ 367525a0.

21. Vogelmann J., Le Gall A., Dejardin S., Allemand F., Gamot A., Labesse G., Cuvier O., Negre N., Cohen-Gonsaud M., Margeat E., Nollmann M. Chromatin insulator factors involved in long-range DNA interactions and their role in the folding of the Drosophila genome. PLoS Genet. 2014;10(8):e1004544. DOI 10.1371/journal. pgen.1004544.

22. Zhimulev I.F., Semeshin V.F., Kulichkov V.A., Belyaeva E.S. Inter-calary heterochromatin in Drosophila. I. Localization and general characteristics. Chromosoma. 1982;87(2):197-228. DOI 10.1007/ BF00338489.

23. Zhimulev I.F., Zykova T.Y., Goncharov F.P., Khoroshko V.A., De- makova O.V., Semeshin V.F., Pokholkova G.V., Boldyreva L.V., Demidova D.S., Babenko V.N., Demakov S.A., Belyaeva E.S. Ge-netic organization of interphase chromosome bands and interbands in Drosophila melanogaster. PLoS One. 2014;9(7):e101631. DOI 10.1371/journal.pone.0101631


Просмотров: 135


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


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)