A newly discovered role in epigenetic gene silencing for the retrotransposon long terminal repeats (LTRs) that are scattered throughout eukaryotic genomes indicates that they might be involved in gene regulation during development.
FURTHER READING Hannon, G. J. RNA interference. Nature418, 244-251 (2002) | | | |
WEB SITE
Schramke, V. & Allshire, R. Hairpin RNAs and retrotransposon LTRs effect RNAi and chromatin-based gene silencing. Science 17 July 2003 (10.1126/science.1086870) | | |
Известно, что повторяющаяся ДНК и молчание генов связаны. Однако прямые доказательства отсутствуют до сих пор.
Первоначальной целью исследования Vera Schramke and Robin Allshire's было определение, может ли RNA interference (RNAi) — посредством и post-transcriptional gene silencing (PTGS) и chromatin-based gene silencing (CBGS) — обусловливать молчание нецентромерных генов у делящихся дрожжей точно также, как это происходит при молчании центромерных повторов.
Используя RNAi, авт. оказались способными вызывать молчание гена и в его нативном центромерном локусе и когда он был вставлен в др. нецентромерные области за счёт экспрессии инвертированного участка в 280-bp гена — short hairpin (shuraSE) — в той же самой линии. Как и ожидалось, молчание терялось в линиях, в которых гены, кодирующие критические компоненты PTGS пути, такие как dicer (), были мутантными. Менее предсказуемо, ura4+ молчание терялось также в линии, в которой отсутствовала histone H3 lysine 9 methyltransferase , которая, как было известно, участвует в CBGS пути.
Напротив, клетки в которых отсутствует др. CBGS компонент, ортолог HP1 , сохраняли молчание. Итак, очевидно, что Clr4 не только участвует в молчании посредством модификации хроматина, но и является также компоненитом комплекса RNAi, который генерирует short interfering RNAs (siRNAs), которые являются эффекторами PTGS.
Schramke and Allshire, используя иммунопреципитацию хроматина, также определяли, может ли shuraSE-замалчиваемый нецентромерный ura4+ ген участововть в модификациях хроматина — в метилировании гистона H3 и связывании Swi6 — которые характерны для молчащих центромерных повторов. И действительно, происходила не только релокация ura4+ идентичным способом, что модификация хроматина в центромерных повторах, но эксперименты в линиях, в которых отсуствовала функция Swi6, показали, что подобно этим повторам, Swi6 был необходим для распространения молчания от места nucleation, а -cohesin также рекрутировался точно также как и в центромерах.
Чтобы проверить, м. ли такие RNAi-обусловленные модификации хроматина участвовать в эндогенной регуляции генов, авт. использовали RT-PCR, чтобы понять, м. ли молчание мейтиески-индуцируемых генов быть устранено в линиях, в которых отсутствуют ключевые компоненты пути RNAi, включая Clr4 и Swi6. Выявился следующий паттерн: только гены с промоторами вблизи к LTR были де-репрессированы (т.е, немолчащими) в клетках, которые лишены этих компонетов RNAi-пути.
Дальнецшие эксперименты показали, что — по крайней мере для D11.02 и — RNAi-зависимые модификации на LTRs обеспечивают репрессии транскрипции, а удаление этих LTRs ведет к конституитивной экспрессии (де-репрессии) соседних генов. В целом эти результаты указывают на то, что LTRs необходимы для замалчивания мейотически индуцируемых генов во время вегетеативного роста. В общем авт. пришли к заключению, что LTRs м. действовать как онтогенетические эффекторы посредством пути RNAi, ограничивая экспрессию генов определенного пути дифференцировки.
Эти результаты, полученные на делящихся дрожжах, показывают, что несмотря на недавние исследования активности RNAi в plethora моделей, перед нами все ещё долгий путь до полного понимания этого процесса. После исследования Schramke and Allshire's роль элементов повторяющейся ДНК в RNAi и др. моделях станет фокусом дальнейших исследований.