Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Ноября 2011 в 08:42, доклад
Согласно определению, мобильные генетические элементы (МГЭ) эукариот представляют сегменты ДНК, которые могут изменять свое местоположение в пределах генома. МГЭ распространены повсеместно и составляют существенную часть геномной ДНК многих изученных организмов. Так, геном кукурузы на 50 % состоит из транспозонов, а в геноме человека, при их общем уровне содержания 30 % насчитывается свыше 4 млн. отдельных копий [9]. Перемещаясь случайным образом, мобильные генетические элементы существенно влияют на структуру генетического материала хозяина и имеют фундаментальное значение в формировании генетической изменчивости. Считают, что транспозиционная активность МГЭ вызывает до 80 % спонтанных мутаций и является основной причиной их возникновения [5]. Однако МГЭ могут выполнять и ряд полезных функций в геноме хозяйской клетки. Унаследованные эукариотами от прокариотических эубактерий, МГЭ прошли с ними долгий путь эволюции и стали незаменимыми при выполнении таких функций как V(D)J рекомбинация в клетках иммунной системы млекопитающих, поддержание теломер у дрозофилы и процесс репарации двунитевых разрывов ДНК у дрожжей [9]. В клетке, в свою очередь, возникли приспособления, направленные на генетический контроль процесса транспозиции и снижение вредных последствий от незапланированных перемещений МГЭ, наиболее значимым и глобальным из которых можно считать механизм метилирования ДНК [13].
TGS , вызванный вирусом, несущим гомологию с промоторной областью трансгена, сопровождался интенсивным метилированием остатков цитозина в составе симметричных и несимметричных сайтов в промоторе трансгена ( Jones et al., 2001 ). Такое транскрипционное подавление экспрессии наследовалось в последующих поколениях в отсутствии вируса, что требовало активности MET1 , однако метилирование сохранялось только в составе симметричных сайтов.
Таким образом,
модификация остатков цитозина в
составе несимметричный сайтов не поддерживается
в отсутствии РНК и может рассматриваться
как отличительный признак
В литературе обсуждается участие в этом процессе как протяженных молекул двухцепочечной РНК , так и коротких siRNA .
RdDM способны вызывать вирусы, реплицирующиеся в цитоплазме ( Thomas et al., 2001 ), и это свидетельствует о том, что РНК, направляющая метилирование в ядре, отличается от вирусных репликонов.
В работе Wang c соавт. метилирование трансгена, содержащего последовательности вируса-сателлита, было вызвано заражением растения вирусом-помощником, что приводило к репликации последовательностей сателлита и появлением 22-х нуклеотидных siRNA ( Wang et al., 2001 ). При этом метилирование наблюдалось даже в тех тканях, в которые вирус-помощник не мог проникнуть, что свидетельствует о том, что метилирование направляется скорее РНК, являющейся сигналом системного сайленсинга , чем реплицирующейся вирусной РНК.
siRNA являются хорошим кандидатом в направлении RdDM благодаря соответствию своих размеров с минимальной областью, способной подвергаться метилированию, однако их участие ставится под сомнение результатами исследований вирусного супрессора HC-Pro .
HC-Pro приводит к исчезновению siRNA, но не изменяет метилирования гомологичных последовательностей в ядре ( Jones et al., 1999 ; Mallory et al., 2001 ), хотя в работе, где исследовалось влияние HC-Pro в течение длительного периода, было обнаружено частичное уменьшение метилирования ( Llave et al., 2000 ). Возможно, что HC-Pro приводит к исчезновению только цитоплазматических siRNA, не влияя на количество siRNA, локализованных в ядре, которые очевидно и должны направлять RdDM ( Mette et al., 2001 ).
Очевидно, что
в первичном РНК-зависимом
Предполагаемым кандидатом в индукции RdDM является обнаруженное только у растений семейство белков - хромометилаз , обладающих хромодоменом, присутствующим у многих хроматиновых белков ( Henikoff and Comai, 1998 ).
Было показано, что один из генов хромометилаз - CHROMOMETHYLASE3 (CMT3) , кодирует белок, осуществляющий метилирование остатков цитозина в составе СpXpG и некоторых несимметричных сайтов, и являющийся необходимым для репрессии ретротранспозонов и некоторых эндогенных локусов в геноме ( Lindroth et al., 2001 ).
На примере белка MOF , входящего в состав комплекса дозовой компенсации у дрозофилы, в котором присутствует некодирующая РНК ( Franke and Baker, 1999 ), показано, что хромодомен является РНК-связывающим доменом ( Akhtar et al., 2000 ).
Таким образом, РНК, связанная с хромодоменом, может направлять хромометилазу к гомологичным последовательностям ДНК.
Альтернативная
возможность заключается в том,
что узнавая гомологичную последовательность
ДНК, РНК (одна или в составе белкового
комплекса, в который не входит метилаза)
меняет локальную структуру хроматина,
которая затем узнается de novo метилтрансферазой.
TGS, индуцированный двухцепочечной РНК , удается вызвать как экспрессией двухцепочечной РНК с трансгена, содержащего инвертированный повтор ( Mette et al., 2000 ; Mette et al., 1999 ; Sijen et al., 2001b ), так и репликацией вируса, содержащего гомологичную промотору последовательность ( Jones et al., 1999 ; Jones et al., 2001 ). В последнем случае ДНК-ДНК взаимодействие, ранее предполагаемое основной причиной TGS, полностью исключается. Индуцированный экспрессией двухцепочечной РНК TGS сопровождается интенсивным метилированием гомологичной последовательности и появлением siRNA , что свидетельствует о едином биохимическом пути двухцепочечной РНК в обоих случаях ( Mette et al., 2000 ; Sijen et al., 2001b ).