Новости и мнения

Привязывающие транспозоны

Panoramix, недавно идентифицированный репрессор транскрипции, убирает скачок генов.

Most genomes harbor unruly, mobile DNA elements that can cause potentially harmful mutations. Большинство геномов содержат непослушные подвижные элементы ДНК, которые могут вызывать потенциально вредные мутации. Транспозоны, которые, как считается, связаны с вирусами, могут копировать себя и случайным образом вставляться вокруг генома. Статья, опубликованная сегодня (15 октября) в журнале Science, дает лучшее понимание того, как клетки закрывают эти гены-прыгуны. Грег Хэннон из Института исследования рака в Кембриджском институте Великобритании и его коллеги обнаружили белок у плодовых мух, который, по-видимому, останавливает транспозоны до того, как они начинают прыгать.

«Это гора впечатляющих работ, огромное количество данных, [результат которых] состоит в том, что теперь мы кое-что понимаем о том, как пиРНК транскрипционно заглушают свои мишени», – сказал молекулярный генетик Кит Слоткин из Университета штата Огайо, который не принимал участия в работе. «Мы знали, что это происходит, но механизм был весь под вопросительными знаками и маханием рукой».

Piwi-взаимодействующие РНК, или piRNAs, представляют собой короткие некодирующие РНК, которые, как следует из их названия, взаимодействуют с белком под названием Piwi – высококонсервативным фактором, подавляющим транспозон. Чтобы защитить хозяина от повреждающих индуцированных транспозоном мутаций, комплексы Piwi-piRNA как разрушают транспозонные транскрипты в цитоплазме (посттранскрипционное молчание), так и блокируют транскрипционную транскрипцию в ядре (транскрипционное молчание). По сути, путь piRNA «вымывает воду» и «отключает кран», объяснил генетик-человек Джон Моран из Мичиганского университета, который также не принимал участия в исследовании. Однако как патрубок отключен, во многом было загадкой.

Фактически, за исключением самого Piwi и белка Asterix – ядро-специфического компонента комплексов Piwi – механизм, ответственный за транскрипционное молчание транспозонов, был неизвестен. Чтобы выявить возможных кандидатов, команда Хэннона изучила результаты своих собственных и других геномных скринингов для компонентов пути piRNA в плодовой мухе Drosophila melanogaster, чтобы найти тот, который, казалось, отвечал всем требованиям: белок CG9754.

Подавление CG9754 в яичниках плодовой мухи не только усилило транскрипционную транскрипцию, но также стерло репрессивные эпигенетические метки, обычно присутствующие в супрессированных локусах транспозона, что указывает на то, что белок действует в генетических локусах, а не посттранскрипционно.

Тем не менее, команда Хэннона предположила, что CG9754, скорее всего, был нацелен на возникающие транскрипты в локусах, а не на ДНК. С одной стороны, комплексы Piwi-piRNA связывают транскрипты в цитоплазме, объяснил Хэннон. Более того, в предыдущих исследованиях предполагалось, что молчание транспозонов в ядре несколько противоречиво зависит от их транскрипции.

Чтобы проверить, действует ли CG9754 так, как они подозревали, команда разработала метод искусственного рекрутирования CG9754 в зарождающуюся РНК-транскрипцию репортерного гена, а затем интегрировала репортера в геном плодовой мухи. Исследователи показали, что, будучи привязанным таким образом, CG9754 может и подавлять экспрессию репортерного гена, и устанавливать репрессивные эпигенетические метки в репортерном локусе. Вербовка Asterix или Piwi в РНК репортера таким же образом не привела к транскрипционной или эпигенетической репрессии. Хэннон сказал, что, по его мнению, CG9754 «образует мост между очень специфическими компонентами пути piRNA [Asterix и Piwi] и общим механизмом глушения транскрипции».

Затем команда продолжила показывать, что CG9754 напрямую взаимодействует с Piwi и использует ряд эпигенетических регуляторных белков для проявления его супрессивных эффектов.

Сделав вывод о том, что CG9754, несомненно, был критическим компонентом опосредованного Piwi транскрипционного глушения, команда решила дать белку запоминающееся прозвище: «Panoramix» – после поддерживающего друга персонажа комикса Астерикса .

Подавление активности транспозона, особенно в зародышевых клетках, имеет важное значение для сохранения целостности генома. «Если вы потеряете этот механизм, вы бесплодны», – сказал Хэннон. «Это универсально необходимо для рождаемости».

Хотя путь Piwi-piRNA высоко консервативен у многих видов, включая млекопитающих, Panoramix, по-видимому, не имеет эквивалента у млекопитающих. «Я уверен, что есть, это просто не очевидно», сказал Хэннон. «Это то, что мы должны пойти и посмотреть более глубоко.

«Хотя детали могут отличаться между клетками млекопитающих и дрозофилой, – сказал Моран, – работа открывает новые основания для исследований, что и должна делать хорошая наука».

Y. Yu et al., « Panoramix обеспечивает пиРНК-зависимое котранскрипционное молчание», Science, 350: 339-342, 2015.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *