Транскрипционный фактор DREF регулирует экспрессию гена микроРНК bantam Drosophila melanogaster

Ген bantam кодирует жизненно важную микроРНК и имеет сложный паттерн экспрессии в различных тканях на разных стадиях развития дрозофилы. Эта микроРНК обеспечивает нормальное развитие глазных и крыловых имагинальных дисков, центральной нервной системы, а также участвует в поддержании недифференцированного состояния стволовых клеток в яичниках взрослых самок. На клеточном уровне bantam стимулирует пролиферацию клеток и препятствует апоптозу. Ген bantam является мишенью нескольких консервативных сигнальных каскадов, в частности Hippo. На сегодняшний день известно не менее 10 белков, напрямую регулирующих экспрессию этого гена в разных тканях дрозофилы. В настоящей работе мы обнаружили, что регуляторная область bantam содержит мотивы, характерные для сайтов связывания DREF – транскрипционного фактора, который регулирует экспрессию генов каскада Hippo. Используя трансгенные линии, содержащие полноразмерный фрагмент, спасающий летальность делеции bantam, и фрагмент с нарушенным сайтом связывания DREF, мы показали, что эти мотивы имеют функциональное значение, поскольку их нарушение в локусе bantam снижает уровень экспрессии в личинках и яичниках гомозиготных мух, что коррелирует со сниженной жизнеспособностью и фертильностью. Влияние связывания DREF с промоторной областью гена bantam на уровень его экспрессии предполагает дополнительный уровень сложности регуляции экспрессии этой микроРНК. Снижение количества откладываемых яиц и сокращение репродуктивного периода у самок при нарушении сайта связывания DREF в регуляторной области гена bantam позволяют предполагать, что через bantam DREF также участвует в регуляции оогенеза дрозофилы.

1. Andreenkov O.V., Andreenkova N.G., Volkova E.I., Georgiev P.G., Goncharova A.A., Pokholkova G.V., Demakov S.A. Ectopic tethering of the Chromator protein in UAS>DBD(GAL4) system as approach for studying of the insulator proteins in Drosophila melanogaster polytene chromosomes. Tsitologiya = Cell and Tissue Bio logy. 2016;58(6):493-497 (in Russian)

2. 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. DOI 10.1016/s0092-8674(03) 00231-9

3. Chen C., Ridzon D.A., Broomer A.J., Zhou Z., Lee D.H., Nguyen J.T., Barbisin M., Xu N.L., Mahuvakar V.R., Andersen M.R., Lao K.Q., Livak K.J., Guegler K.J. Real-time quantification of microRNAs by stem-loop RT-PCR. Nucleic Acids Res. 2005;33(20):e179. DOI 10.1093/nar/gni178

4. Fujiwara S., Ida H., Yoshioka Y., Yoshida H., Yamaguchi M. The warts gene as a novel target of the Drosophila DRE/DREF transcription pathway. Am. J. Cancer Res. 2012;2(1):36-44

5. Herranz H., Pérez L., Martín F.A., Milán M. A Wingless and Notch double-repression mechanism regulates G1-S transition in the Drosophila wing. EMBO J. 2008;27(11):1633-1645. DOI 10.1038/emboj.2008.84

6. Hipfner D.R., Weigmann K., Cohen S.M. The bantam gene regulates Drosophila growth. Genetics. 2002;161(4):1527-1537. DOI 10.1093/genetics/161.4.1527

7. Huang J., Wu S., Barrera J., Matthews K., Pan D. The Hippo signaling pathway coordinately regulates cell proliferation and apoptosis by inactivating Yorkie, the Drosophila Homolog of YAP. Cell. 2005; 122(3):421-434. DOI 10.1016/j.cell.2005.06.007

8. Kolesnikova T.D., Posukh O.V., Andreyeva E.N., Bebyakina D.S., Ivan kin A.V., Zhimulev I.F. Drosophila SUUR protein associates with PCNA and binds chromatin in a cell cycle-dependent manner.

9. Chromosoma. 2013;122(1-2):55-66. DOI 10.1007/s00412-012-0390-9

10. Kramer M.F. Stem-loop RT-qPCR for miRNAs. Curr. Protoc. Mol. Biol. 2011;95(1):15.10.1-15.10.15. DOI 10.1002/0471142727.mb1510s95

11. Ku H.Y., Sun Y.H. Notch-dependent epithelial fold determines boundary formation between developmental fields in the Drosophila antenna. PLoS Genet. 2017;13(7):e1006898. DOI 10.1371/journal.pgen.1006898

12. Nagata R., Akai N., Kondo S., Saito K., Ohsawa S., Igaki T. Yorkie drives supercompetition by non-autonomous induction of auto phagy via bantam microRNA in Drosophila. Curr. Biol. 2022;32(5): 1064-1076.e4. DOI 10.1016/j.cub.2022.01.016

13. Oh H., Irvine K.D. Yorkie: the final destination of Hippo signaling. Trends Cell Biol. 2010;20(7):410-417. DOI 10.1016/j.tcb.2010.04. 005

14. Ohler U., Liao G.C., Niemann H., Rubin G.M. Computational analysis of core promoters in the Drosophila genome. Genome Biol. 2002;3: research0087.1. DOI 10.1186/gb-2002-3-12-research0087

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. Qian J., Zhang Z., Liang J., Ge Q., Duan X., Ma F., Li F. The fulllength transcripts and promoter analysis of intergenic microRNAs in Drosophila melanogaster. Genomics. 2011;97(5):294-303. DOI

17. 1016/j.ygeno.2011.02.004

18. Reddy B.V.V.G., Irvine K.D. Regulation of Drosophila glial cell proliferation by Merlin–Hippo signaling. Development. 2011;138(23): 5201-5212. DOI 10.1242/dev.069385

19. Schwartz (Berkaeva) M.B., Pankova T.E., Demakov S.A. ADF1 and BEAF-32 chromatin proteins affect nucleosome positioning and DNA decompaction in 61C7/C8 interband region of Drosophila melanogaster polytene chromosomes. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(2):154-159. DOI 10.18699/VJ19.475

20. Shcherbata H.R., Ward E.J., Fischer K.A., Yu J.Y., Reynolds S.H., Chen C.H., Xu P., Hay B.A., Ruohola-Baker H. Stage-specific differences in the requirements for germline stem cell maintenance in the Drosophila ovary. Cell Stem Cell. 2007;1(6):698-709. DOI 10.1016/j.stem.2007.11.007

21. Slattery M., Voutev R., Ma L., Nègre N., White K.P., Mann R.S. Divergent transcriptional regulatory logic at the intersection of tissue growth and developmental patterning. PLoS Genet. 2013;9(9): e1003753. DOI 10.1371/journal.pgen.1003753

22. Vo N., Horii T., Yanai H., Yoshida H., Yamaguchi M. The Hippo pathway as a target of the Drosophila DRE/DREF transcriptional regulatory pathway. Sci. Rep. 2014;4:7196. DOI 10.1038/srep07196

23. Weng R., Cohen S.M. Control of Drosophila Type I and Type II central brain neuroblast proliferation by bantam microRNA. Development. 2015;142(21):3713-3720. DOI 10.1242/dev.127209

24. Zhang X., Aksoy E., Girke T., Raikhel A.S., Karginov F.V. Transcriptome-wide microRNA and target dynamics in the fat body during the gonadotrophic cycle of Aedes aegypti. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017;114(10):E1895-E1903. DOI 10.1073/pnas.1701474114