Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гетерохроматин и модификаторы экспрессии генов Drosophila melanogaster

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Гетерохроматин и модификаторы экспрессии генов Drosophila melanogaster"

На правах рукописи

ПОПКОВА АННА МИХАЙЛОВНА

ГЕТЕРОХРОМАТИН И МОДИФИКАТОРЫ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ 0К050РМЛ МЕЬЛЫООАБТЕЯ

(03.00.15-генетика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 2004

Работа выполнена в Лаборатории биохимической генетики животных Отдела молекулярной генетики клетки Института молекулярной генетики РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор,

чл.-корр. РАН Гвоздев Владимир Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Митрофанов Владимир Григорьевич кандидат биологических наук Баижиров Виктор Николаевич

Ведущая организация:

Институт молекулярной биологии РАН

Защита состоится « » г. в Ю часов на

заседании Диссертационного совета Д002.238 в Институте биологии развития им. Кольцова РАН по адресу 119334, Москва, ул. Вавилова, д. 26 Факс: (095) 135-80-12. ЕчлаН: votina@proxima.idb.ac.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биологии развития им. Кольцова РАН

Автореферат разослан «

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного сове кандидат биологических наук

\2>0Ы

т ощ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Гетерохроматин высших эукариот представлен в основном повторяющимися последовательностями (саттелитами и мобильными элементами) и расположен в прицентромерных и теломерных областях хромосом Гетерохроматин ОговорИНа составляет приблизительно 30% генома, содержит жизненно важные «гетерохроматиновые» гены (рибосомные гены, гены динеинов, МАР-киназы, поли-АОР-рибозилирования хроматина и другие) Центромерные гетерохроматиновые районы обеспечивают расхождение хромосом и могут определять мейотический драйв Однако многие функции гетерохроматина еще не разгаданы До сих пор нет полного сиквенса последовательности гетерохроматина из-за технических трудностей, вызванных присутствием высоко повторяющихся последовательностей.

Гетерохроматин, как правило, осуществляет репрессию генов Консервативный механизм инактивации (наблюдаемый у дрожжей, дрозофилы, млекопитающих) обусловлен специфическими модификациями гистонов нуклеосом Перспективным и опробованным подходом к изучению механизмов репрессии генов в гетерохроматине является получение мутаций по генам, кодирующим белки, которые связываются с гетерохроматином и обеспечивают образование его особой компактной структуры Такие гены выявляются как модификаторы эффекта положения - инактивации гена, перенесенного из своего обычного окружения к гетерохроматину Подавление экспрессии гена связано с компактизацией хроматина в районе инактивируемых генов, и, возможно, осуществляется путем «затягивания» эухроматинового гена в транскрипционно неактивный гетерохроматиновый компартмент ядра. Поиск новых генов, кодирующих транс-действующие белки, принимающие участие в формировании специфических хроматиновых структур, представляет большой интерес.

Вопрос, касающийся специфических взаимодействий блоков

гетерохроматина, исследован мало. Ранее было показано (То1сЬкоу е< а!..

2000), что практически весь гетерохроматин Х-хромосомы вносит вклад в

эффект положения и удаление даже небольшого фрагмента гетерохроматина

приводит к супрессии инактивации. Однако степень инактивации определяется

не только количеством, нр—и—природой—гетерохроматинового блока,

РОС. НЛО-НЖЛЛЬНАЯ БИ{,ЛИи1ЕКА (Шетербург МОбРК

прилегающего к инактивируемому гену. Инактивация усиливается, если этот блок содержит центромеру (Tolchkov et at., 2000). С использованием перестроек, в которых к эухроматину прилегают разные по размеру сегменты гетерохроматина, представлялось возможным выявить специфичность действия модификаторов эффекта положения на отдельные блоки хроматина. В настоящей работе был обнаружен новый модификатор, обладающий наиболее сильным действием на инактивацию, вызываемую взаимодействием разобщенных фрагментов хроматина.

При анализе эффекта положения в перестройках невозможно определить, какие именно последовательности, входящие в состав гетерохроматиновых блоков, ответственны за инактивацию. Поэтому представляет большой интерес для изучения эффекта положения использование трансгенных конструкций, в которых инактивация гена-репортера определяется клонированными гетерохроматиновыми повторами (Tulin et al., 1998). Было показано, что репрессия эухроматинового гена в таких конструкциях отличается невосприимчивостью к известным модификаторам эффекта положения (Gvozdev et al., 2000, 2003). Возможно, это связано с тем, что повторы гетерохроматина способствуют созданию в сайте инсерции особой конформации хроматина при участии новых, еще не выявленных белков. Поэтому поиск модификаторов, влияющих на экспрессию гена-репортера в конструкции с гетерохроматиновыми повторами, открывает возможность выявления новых генов и кодируемых ими транс-действующих белков, участвующих в формировании специфичных гетерохроматиновых структур. В настоящей работе получена мутация, влияние которой на экспрессию гена-репортера, соседствующего с гетерохроматиновыми повторами, зависит от локального геномного окружения трансгена.

Помимо способности к цис-инактивации эухроматиновых генов (как в эу-гетерохроматиновых перестройках, так в трансгенных конструкциях, содержащих гетерохроматиновые повторы вместе с прилежащим к ним репортерным эухромати новым геном), влияние гетерохроматина на эухроматиновые гены может осуществляться благодаря трансвзаимодействиям. Так, гетерохроматиновый локус АВО Х-хромосомы (Х-АВО) супрессирует эффект мутации аутосомного эухроматинового гена abnormal oocyte (abo), который является негативным регулятором гистонового кластера.

Мутация abo нарушает раннее развитие Dnosophila и эффект локуса Х-АВО обнаруживает участие гетерохроматина в этом процессе Один из подходов к исследованию природы взаимодействий эу- и гетерохроматина может состоять в картировании локуса Х-АВО Определение физических границ локуса с помощью нехваток, затрагивающих определенные участки гетерохроматина X-хромосомы составляло одну из задач настоящей работы.

Задачи. Задачами настоящей работы являлись' 1) исследование влияния модификаторов эффекта положения на инактивацию в серии родственных эу-гетерохроматиновых перестроек; 2) уточнение локазизации гетерохроматинового локуса Х-АВО, участвующего в раннем развитии дрозофилы; 3) поиск мутаций, влияющих на инактивацию трансгена, вызываемую клонированными гетерохроматиновыми повторами; 4) анализ влияния полученной мутации glass-like на экспрессию трансгена white в разных конструкциях и ее локализация

Научная новизна. Выявлен новый модификатор эффекта положения -Su(3)RT, который помимо влияния на классический эффект положения, вызываемый большим Ьрицентромерным блоком гетерохроматина, супрессировал инактивацию, обусловленную транс-взаимодействием разобщенных фрагментов гетерохроматина Х-хромосомы. Не обнаружено корреляции между размером цис-действующих блоков гетерохроматина X-хромосомы и способностью того или иного модификатора супрессировать эффект положения.

Проведено картирование локуса ABO в гетерохроматине Х-хромосомы с использованием делециий, в которых отсутствие разных фрагментов дистального гетерохроматина подтверждено с помощью молекулярного анализа. Показано, что область локализации ABO может перекрываться с районом расположения повторов SCLR, представленных поврежденными копиями гетерохроматинового гена Stellate с инсерциями мобильных элементов.

Выявлена и локализована новая мутация glass-like (gl-l), обладающая плейотропным эффектом Мутация снижает выживаемость, искажает морфологию глаза и по-разному влияет на экспрессию репортерного гена в составе разных трансгенных конструкций, в том числе тех, где трансген соседствовал с гетерохроматиновыми повторами разной природы. Эффект

мутации на экспрессию репортерного гена зависел от его локального геномного окружения, что дает основание предполагать участие локуса gl-l в создании специфической структуры хроматина в районе инсерции трансгена.

Практическая ценность. Дальнейшее исследование мутации gl-l, полученной в настоящей работе, может привести к выявлению нового белка, участвующего в формировании структуры хроматина.

Полученные результаты по картированию Х-АВО позволяют перейти к следующему этапу его исследования - созданию трансгенных конструкций, содержащих последовательности гетерохроматина и функциональному тесту на способность этих последовательностей компенсировать эффект мутации ABO.

Апробация работы. Работа апробирована на лабораторном семинаре в Отделе молекулярной генетики клетки (ОМГК) ИМГ РАН, на Ученом Совете ИМГ РАН, на совместном семинаре лаборатории генетики Института биологии развития им Н.К. Кольцова РАН и лаборатории биохимической генетики животных ИМГ РАН.

Объем диссертации. Материал диссертации изложен на 125 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков Список цитированной литературы состоит из работ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Линии D. melanogaster. Использовали серию перестроек - производных эу-гетерохроматиновой инверсии ln(1LR)pn2a (далее рп2а), описанных в работе (Tolchkov et al., 2000 ), в которых разные фрагменты гетерохроматического блока удалены от исследуемого гена wapl (wings appart like) (инактивация которого приводит к вырезкам на крыльях) в результате инверсии (m141, г20) или транслокации (r4, тЮО, г24). Эу-гетерохроматиновая граница сохраняется неизменной во всех перестройках

Использовали серию нехваток - производных инверсии рп2а -, удаляющих из генома (в отличие от описанной выше серии перестроек) разные фрагменты дистального гетерохроматина Х-хромосомы (от эу-гетерохроматиновой границы в районе 20F до ядрышкового организатора). Линии с делециями ведутся на балансере FM7

Рисунок 1. Структуры перестроек представлены согласно данным (Tolchkov et al, 2000) Обозначены сегменты гетерохроматина по (Gatti et al, 1994) Указано расположение сателлитов (sat 1 688, AAGAG, ААТАТ) (Lohe et al, 1993), ядрышкового организатора (NO), тандемно повторяющихся генов Stellate (Ste) (Tulin et al, 1997), повторов SCLR (Nurminsky et al, 1984), локуса ABO (Pimpunelli et al, 1984) Эухроматин показан тонкой линией Указано расположение разрыва и гена wapl по цитогенетической карте Бриджеса XR - правое плечо X-хромосомы XL - левое плечо X-хромосомы Стрелки показывают направление распространения инактивации

Линии с модификаторами эффекта положения' 1) Be mus209P1/SM5; 2)

crm/FM7, 3) dSir2e'10/Cy О, 4) w, Su(z)124iTM3, 5) I74(wapl) pn wa et v /FM7/ w+Y, Su-var(3)RT1/TM2, Ubx, 6) линии wm4;Su-var ЯМЗ, Sb Ser, несущие следующие супрессоры (Su-var)- Su-var(3)601 , Su-var(3)903 , Su-var(3)801 , Su-var(3)401 , Su-var(3)301, TrlR85.

Линии, несущие трансгенные конструкции на основе Р-элемента 1) у IV67023; P[mini-white; 6Ste], 2) у w67023; P[mini-white; 3Su(Ste)], 3) y w67023; P[mini-white■ SteLacZ], 4) y w67c2J; P[mini-white; 134SteLacZ], 5) y w*; P[SUPor-P], 6) w1118: P[EP], 7) y w67023-, P[hsp26-t-T], 8) y ws&>, P[3?WP-Z\.

Для рекомбинационного картирования использовали линии с маркерами по Х-хромосоме y7edS ras g, у7Ш ci6 g/C(1)/Y, и y2 se0' w et6 . Для делеционного картирования использовали линии с делециями в районе et - ras: Df(1)KA14 (7F1-8C6), Df(1)C52 (8E-9C), Df(1)M38-C5 (8B-8E), Df(1)18.1.15(8CW-8E1-2) (из коллекции Bloomington) и Df(1)ED6957 (8B6-8C13) (получена от H Stocker)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование влияния модификаторов на эффект положения гена wapl в серии родственных перестроек Х-хромосомы с идентичной эу-гетерохроматиновой границей и прилегающими к ней блоками гетерохроматина разного размера.

Модифицирующим влиянием на эффект положения может обладать как сам гетерохроматин (делеция и дупликация его фрагментов), так и мутации генов - супрессоров и энхансеров эффекта положения. Ранее было показано, что с увеличением размера блока гетерохроматина Х-хромосомы усиливается степень инактивации (Tolchkov 2000). Гетерохроматин Х-хромосомы неоднороден, содержит разные сателлиты, рибосомные гены, гены Stellate (кодирующие белок, сходный с регуляторной субъединицей протеинкиназы СК2), последовательности SCLR, представленные дефектными копиями Stellate с инсерциями мобильных элементов и фрагментов рибосомных генов, и наконец, загадочный локус Х-АВО, взаимодействующий с эухроматиновым геном afeo и участвующим в раннем развитии (рис.1) Можно предположить, что белки, кодируемые генами - модификаторами эффекта положения, будут по-разному связываться с разными последовательностями гетерохроматина и, соответственно, по-разному влиять на эффект положения в перестройках, содержащих разные блоки гетерохроматина.

Исследовали влияние ряда супрессоров эффекта положения, локализованных в третьей хромосоме D melanogaster, на инактивацию в серии эу-гетерохроматических перестроек Х-хромосомы Эффект положения во всех перестройках сопровождался инактивацией гена wapl В числе исследованных модификаторов супрессоры эффекта положения - мутации генов Su-var(3)9 (метилтрансфераза гистонов и негативный регулятор транскрипции гистонового кластера), Su-var(3)6 (фосфатаза, дефосфорилирующая хромосомные белки), -и энхансер эффекта положения - мутация гена Trithorax-like (кодирует транскрипционный активатор GAGA-фактор). Также были исследованы супрессоры эффекта положения неизвестной молекулярной природы Su-var(3)8°1 , Su-var(3)401 , Su-var(3)3°1 и Su-var(3)RT (последний был выявлен Рашевой и Толчковым в результате анализа эффекта положения в линии рп2а)

Интенсивность инактивации оценивали по доле крыльев, несущих вырезки (результат инактивации гена wapl) у самок r/774; Mod/+ по сравнению с их сестрами r/174, Sb/+ из одного скрещивания (г - одна из перестроек, 174 -летальный аллель гена wapl, Mod - один из модификаторов, Sb - контрольная хромосома)

Специфического влияния супрессоров на определенные фрагменты гетерохроматина обнаружено не было Степень инактивации гена wapl в присутствии супрессоров Su(3)6, Su(3)8, Su(3)4, Su(3)3 была такой же, как и на фоне хромосомы Sb Энхансер T/f85 приводил к усилению инактивации во всех перестройках в одинаковой степени

Супрессор Su-var(3)RT обладал самым сильным супрессирующим действием на инактивацию во всех перестройках, независимо от количества гетерохроматина, прилегающего к эухроматину (табл 1) Супрессия наблюдается в отношении исходной инверсии рп2а (снижение доли крыльев с вырезкой на 19%) и прослеживается для всех остальных перестроек Известный супрессор эффекта положения Su-var(3)9, кодирующий метилазу гистонов, оказывал значительно более слабый эффект супрессии.

Таблица 1. Влияние супрессоров Su-var(3)RT и Su-var(3)9 на эффект положения гена wapl Цифры указывают % крыльев с вырезками, обнаруженных у особей с указанным генотипом В скобках указано число пробирок Достоверности различий между опытом и контролем по

критерию Фише эа * - 95%, ** - 99%, »*» - 99,9%

генотипы перестройки-"" рп2а m141 Г4 тЮО г20 г24 R/174, Su-var(3)RT/+ R1174, Sb/+ 80,8± 6,7(10)*** 98,5+ 3,1(10) 78,0± 7,4( 6)*** 98,1± 4,1( 6) 35,5±10,5( 6)*** 58,1±12,5( 6) 30,3±12,7( 6)*« 57,9±14,7( 6) 7,6± 5,7( 6)*** 43,9± 3,8( 6) 6,7± 5,8( 6) ** 22,0±14,8( 6) R/174, Su-var(3)9/+ R1174, Sb/+ 91,4± 1,1(22)*** 99,4± 2,2(22) 89,9± 5,5( 5) * 96,5± 4,7( 5) 44,9±10,5(11) *** 71,2+ 7,7(11) 50,2±14,7( 5) * 73,1+16,1( 5) 40,5±11,0(12) ** 51,4±10,2(12) 14,2± 4,5( 5) 23,5±14,8( 5)

Утрата фрагмента гетерохроматинового блока, наиболее удаленного от точки разрыва перестройки рл2а, не влияет на степень инактивации гена wapl.

Е В Толчковым и В И Рашевой была получена серия делеций дистального гетерохроматина Х-хромосомы Делеции получали облучением самцов рп2а, w, рентгеном Отбирали хромосомы с нехваткой в районе 20F эу-гетерохроматиновой границы (по фенотипическому проявлению гена su(f),

локализованного в этом районе) Размеры нехваток гетерохроматина устанавливали, тестируя на присутствие ядрышкового организатора (по выживаемости гетерозигот, несущих нехватку и хромосому ln(1)sc4LscaR, в которой отсутствует ядрышковый организатор) и генов Stellate (с помощью Саузерн-гибридизации с зондом Stellate).

Исследование эффекта положения в серии делеций дистального гетерохроматина Х-хромосомы рп2а (от эу-гетерохроматиновой границы в районе 20F до организатора ядрышка) показало, что удаление из генома фрагмента гетерохроматина, наиболее далекого от точки разрыва перестройки не оказывает заметного и достоверного цис-действия на инактивацию гена wapl Так, доля крыльев с вырезками составляла 96% и 94,9% соответственно у самок Df(1)21//74 и Df(1)57/174 с делецией фрагментов 26-29) не отличалась от доли крыльев с вырезками у самок рп2а/174 (98,8%) У самок с ослабленным эффектом положения (за счет введения в геном материала Y-хромосомы) также не наблюдали различий между долей крыльев с вырезками у самок Df(1)21//74-Bsy и Df(1)57//74'BSY (17,3% и 15,3%) по сравнению с pn2a/l74-B5Y (18,7%)

Супрессор Su-var(3)RT оказывает особенно сильное влияние на инактивацию, определяемую транс-взаимодействием разобщенных фрагментов гетерохроматина.

Супрессор Su(3)RT сильнее всего повлиял на инактивацию в перестройке г20 (табл.1) Количество крыльев с мутантным фенотипом снижалось до 8% (на фоне Sb оно составляет 44%). Перестройка тЮО, которая без супрессоров обладала такой же степенью выраженности эффекта положения, как г20, реагировала на Su(3)RT слабее - число крыльев с мутантным фенотипом снижалось только до 30%. Таким образом, хромосома г20 выпадает из общего ряда перестроек по признаку ответа на супрессор Su-var(3)RT. Хромосома г20 отличается от всех остальных перестроек тем, что близлежащий к wapl блок гетерохроматина, вызывающий его инактивацию, здесь достаточно мал, и в других ранее описанных перестройках блок гетерохроматина сходного размера не вызывал эффекта положения (Tolchkov et а!., 2000) Эффект положения в г20 объясняется близостью малого блока к основному блоку гетерохроматина X-хромосомы, что, вероятно, и обеспечивало возникновение эффекта положения

ю

в результате взаимодействия (агрегации) этих блоков. Таким образом, воздействие Su-var(3)RT каким-то образом связано с механизмами взаимодействия разобщенных гетерохроматических блоков обеспечивающих инактивацию wapl.

Оказалось, что помимо цис-инактивации супрессор Su-var(3)RT сильно супрессирует и транс-инактивацию, оказываемую гетерохроматином на трансгенную конструкцию, расположенную в оппозитной хромосоме.

У мух, несущих трансгенную конструкцию (на рисунке 2 обозначена 6Ste-w), в которой к репортерному гену mini-white (определяющему окраску глаза) прилегают повторы гетерохроматинового гена Stellate, наблюдается мозаичная пигментация глаз (Tulin et al, 1998). Исключение представляет собой хромосома А12, в которой конструкция 6Ste-w локализована в эухроматине второй хромосомы в районе 39С У гомозигот по хромосоме А12 красные глаза. Ю. А Абрамовым с помощью облучениея самцов А12 рентгеном была получена инверсия - хромосома А4, в которой конструкция 6Ste-w перенесена в окружение гетерохроматина У гетерозиготе А12/А4, мозаичная окраска глаза, то есть имеет место инактивация гена mini-white вследствие трансвзаимодействия разобщенных конструкций. Su(3)RT супрессировал эту инактивацию (рис 2), в отличие от супрессора Su(3)9. Однако Su(3)RT не супрессировал инактивацию у мух, несущих А4 в гетерозиготе с инсерцией конструкции Р[ЕР], содержащей mini-white без повторов Stellate в том же районе (сайт 39С), что А12. Это позволяет предполагать необходимость гетерохроматиновых последовательностей для действия Su(3)RT. В то же время, Su-var(3)RT не повлиял на инактивацию mini-white у гомозиготных по инсерции самцов у w67c23; P[mini-white; 6Sfe], определяемую только клонированными повторами без участия основного блока гетерохроматина, что свидетельствует о необходимости этого блока для транс-инактивации, супрессируемой Su-var(3)RT.

Полученные результаты дают основание предполагать участие локуса Su-var(3)RT во взаимодействии разобщенных блоков гетерохроматина в одной хромосоме или в транс-взаимодействии участков гетерохроматина в гомологичных хромосомах.

Al 2/АЛ

AJ2/A4;Su(var)RT

Al 2-

ret«eoxDOMa mi'

AA

Инверсия

Рисунок 2. Su-var(3)RT супрессирует транс-инактивацию трансгена white, обусловленную

взаимодействием конструкций, содержащих повторы Stellate гетерохроматина Х-хромосомы

Гетерохроматиновый локус Х-АВО может частично перекрываться с районом повторов SCLR

До сих пор мы рассматривали гетерохроматин Х-хромосомы как блок, вызывающий инактивацию прилежащих эухроматиновых генов, когда нарушена эу-гетерохроматиновая граница. В то же время представляет интерес исследование собственных функциональных свойств этого гетерохроматинового блока.

Гетерохроматиновые геномные элементы ABO, локализованные в хромосомах X, У и 2, получили свое название из-за взаимодействия с эухроматиновым геном abo (abnormal oocyte) (Sandler 1970, Pimpinelli et al 1985) Локус abo кодирует связывающийся с гистоновым кластером белок, по видимому, негативный регулятор транскрипции гистонов, который влияет на раннее развитие дрозофилы (Berloco et al. 2001). У самок, гомозиготных, по эухроматиновому abo, может образовываться избыток гистонов. У таких самок снижено число потомков, хотя количество откладываемых яиц не отличается от нормы. Неясно, каким образом сверхэкспрессия гистонов губительно сказывается на выживаемости потомков Возможно это связано с образованием более компактной конформации хроматина, препятствующей транскрипции генов с материнским эффектом, необходимых для раннего эмбриогенеза Нехватка участков гетерохроматина, получивших название локусов ABO, усиливает проявление мутации гена abo (Tomkiel et al. 1991). Плодовитость самок abo снижается особенно резко в случае нехваток по локусам ASO, но не

исчезает совсем, что напоминает эффект положения мозаичного типа, когда инактивация гена в одних клетках происходит, а в других - нет. В этой связи интересно, что супрессор эффекта положения Su-var(3)9 также является негативным регулятором транскрипции гистонов (Ner et al. 2002) (по крайней мере 3 мутантных аллеля приводят к усилению экспрессии гистонов), а делеция гистонового кластера приводит к супрессии как эффекта положения, так и эффекта мутации abo (Berloco et al. 2001)

Ранее локус ABO Х-хромосомы (Х-АВО) был локализован в секциях 26-28 гетерохроматина (рис 1) В этих же секциях были локализованы гены гетерохроматического кластера Stellate (Tulin et al, 1997) Проксимальнее регулярной части кластера, включающей тандемно организованные повторы генов Stellate, локализованы амплифицированные последовательности SCLR, в которые входят мобильные элементы, дефектные копии Stellate и рибосомные гены (Nurminsky et al, 1984) С помощью нехваток дистального гетерохроматина, в которых удалены разные фрагменты кластера Stellate (показано с помощью Саузерн-анализа), была уточнена локализация ABO относительно генов Stellate

Е. В Толчковым была получена нехватка Df(1)1-1, путем рекомбинации производной гетерохроматиновой инверсии г9 (Tolchkov et al 2000) с Y-хромосомой У вполне жизнеспособных гомозиготных самок Df(1)1-1, лишенных большей части блока h26 (рисЗ), как это показал Саузерн-анализ, полностью отсутствуют гетерохроматиновые повторы Stellate Делеция Df(1)1-1 резко уменьшает способность гомозиготных по abo самок давать потомство Поскольку жизнеспособность таких самок была низкой, удалось исследовать только 29 самок, из которых 25 оказались стерильными. Поэтому можно заключить, что блок 26 гетерохроматина содержит материал локуса ABO, и, следовательно, хромосома Df(1)1-1 может быть использована для локализации Х-АВО Следовало выяснить, присутствует ли в исследуемых нехватках дистального гетерохроматина материал локуса ABO, способный компенсировать эффект Df(1)1-1 Сравнивали плодовитость (среднее число потомков на самку) самок abo/abo, несущих Df(1)1-1 в гетерозиготе с нехватками Df(1)76 (удалены все Stellate и SCLR) и Df(1)12 (удалена дистальная часть кластера Stellate, представленная регулярными тандемными повторами), а также с хромосомами рп2а (предшественник Df(1)1-1) и рп2а, w

(предшественник Щ1)76 и 0^1)12), которые содержат неповрежденный блок гетерохроматина левого плеча Х-хромосомы.

In(l LR)pn2a С

__Of ( 1)1-1

..........Df(l) 76

........— Df (1)12

ABO

Рисунок 3 Картирование X-ABO относительно кластера Stellate Структура перестройки рп2а (Tolchkov е! al, 2000) Обозначены сегменты 26-34 гетерохроматина Х-хромосомы (Gatti et al ,1994) и расположение ядрышкового организатора (N0), тандемно повторяющихся генов Stellate (Ste) (Tulin et al, 1997), SCLR (Nurminsky et al, 1984) Эухроматин короткого плеча показан сплошной линией, длинного плеча - прерывистой линией Указано расположение разрыва 2E/2F по цитогенетической карте Бриджеса XR и XL - правое и левое плечи X-хромосомы С - центромера Указаны размеры делеций Df(1)1-1, Df(1)12 и Df(1)76, исследованных в данной работе

Таблица 2. Влияние нехваток дистального гетерохроматина на жизнеспособность потомков abo

Генотип Количество самок Среднее число потомков на самку

рп2, w/Df(1)1-1, Cy/abo 40 18,4+ 2,1

рп2, w/Df(1)1-1, abo/abo 45 8,4 ± 2,6

pn2/Df(1)1-1, Су/abo 89 25,3 ± 1,7

pn2/Df(1)1-1, abo/abo 32 6,8 ± 1,0

Df(1)1-1/Df(1)1-1, Cy/abo 21 13,8 ± 3,1

Df(1)1-1/Df(1)1-1, abo/abo 29 0,9 ± 0.6

Df(1)76/Df(1)1-1; Cy/abo 123 19,9 ±1,4

Df(1)76/Df(1)1-1, abo/abo 42 3,9 ±0,7

Df(1)12/Df(1)1-1, Cy/abo 89 24,6 ± 1,5

Df(1)12/Df(1)1-1, abo/abo 185 7,9 ± 0,6

Среднее число потомков у самок Df(1)12/Df(1)1-1, abo (7,9) не отличается от такового самок рп2а, w/Df(1)1-1; abo (8,4) (Р<0,7287) и pn2e/Df(1)1-1; abo

(6,8) (Р<0,3845) (табл 2) Следовательно, в хромосоме Df(1)12 материал локуса ABO скорее всего сохранен и основная часть регулярного кластера Stellate, удаленная в этой нехватке, не обладает эффектом локуса Х-АВО. Жизнеспособность потомков у самок Df(1)76/Df(1)1-1, abo (3,9 потомка на самку) заметно ниже таковой у самок рп2а, w/Df(1)1-1; abo (Р<0,0019) и pn2a/Df'(1)1-1, abo (Р<0,0163), однако выше, чем у гомозигот, несущих Df(1)1-1 (Р<0,0001). Поэтому мы полагаем, что в Df(1)76 удалена часть локуса Х-АВО. Возможно, она представлена повторами SCLR, удаленными в хромосоме Df(1)76

Таким образом, локус Х-АВО по локализации может частично перекрываться с областью гетерохроматина, содержащей отдельные копии генов Stellate и последовательности SCLR Недавно были получены косвенные указания в пользу того, что район повторов SCLR интенсивно транскрибируется в яичниках D melanogaster (Tritio et al, 2003) Показано, что образуются транскрипты с обеих нитей ДНК. Представления о том, что симметричная транскрипция повторов гетерохроматина может играть существенную роль в функционировании генома, пока находят подтверждение только при исследовании функции центромеры дрожжей Schizosaccharomyces pombe (Volpe et al, 2002). Однако, учитывая, что двуцепочечная РНК может являться предшественником коротких РНК (siPHK или микроРНК), регуляторная роль которых является практически вездесущей (простейшие, нематода, дрозофила, млекопитающие), роль симметричной транскрипции гетерохроматиновых повторов SCLR в овогенезе и на самых ранних стадиях эмбриогенеза представляется весьма возможной

Поиск модификаторов инактивации репортерного гена white, вызываемой гетерохроматиновыми повторами Stellate.

До сих пор речь шла о влиянии на экспрессию эухроматиновых генов больших блоков гетерохроматина, содержащих самые разные последовательности, и неясно, какие именно из них играют роль в этом процессе Поэтому представляется интересным случай инактивации репортерного гена с помощью небольшого (~8 т.п о) фрагмента гетерохроматина, содержащего клонированные повторы (Tulin et al 1998). Ранее было показано, что известные модификаторы эффектов положения -мутации в генах, кодирующих белки НР1 и SU-VAR(3)9 - не оказали влияния на

мозаичную инактивацию репортерного гена mini-whte, вызываемую прилегающими к нему шестью повторами (~8 т п.о.) гетерохроматинового гена Stellate (Gvozdev et al, 2000, 2003) Как это принято, эффект воздействия модификаторов оценивали визуально по изменению окраски глаз Дополнительно исследовали влияние других мутаций, описанных как модификаторы эффекта положения mus209 (ген кодирует субъединицу ДНК-полимеразы), сгт (взаимодействующий с mus209), Su(z)12 (белок группы Polycomb, модифицирующий эффект положения), SIR2 (NAD-зависимая деацетилаза белков) и Su-var(3)RT (молекулярная природа неизвестна). Ни один из исследованных модификаторов не оказал заметного влияния на инактивацию mini-white, вызываемую повторами Stellate Эти результаты '»

подтверждают ранее высказанное предположение, что инактивация, вызываемая гетерохроматиновыми повторами Stellate, представляет собой особый случай нестабильной наследуемой инактивации генов, в которой принимают участие неизвестные белки Поэтому первоначально задача состояла в поиске модификатора мозаичной экспрессии mini-white, обусловленной соседством с клонированными гетерохроматиновыми повторами Stellate. В результате облучения мух, несущих конструкцию mini-white с повторами Stellate, была получена мутация, названная glass-like, которая характеризуется необычной морфологией глаза (поверхность глаза гладкая, стерты границы между фасетками) и подавляет экспрессию white в конструкции, где шесть повторов Stellate прилегали к репортерному гену (Табл 3).

Примечания к таблице 3. Окраска глаз самцов gl-l* и gl-l' , обусловленная экспрессией 4

трансгенного white, проявляется на фоне мутации геномного локуса white (см Линии

использованные в работе) Самцы gl-l несут одну копию конструкции Трансген mini-white,

входящий в состав всех Sfeffafe-содержащих конструкций (P[mim-white, 6Ste], Р[mini-white,

3Su(Ste)], P[white, SteLacZ], P[white, Ste134lacZj), представляет собой фрагмент гена white с .,

делецией длинного 5'-интрона, фланкированный на 5-конце последовательностью -300 п о,

предшествующей старту транскрипции Конструкции включают P[mim-white, 6Ste] - 6

гетерохроматиновых повторов Stellate Х-хромосомы (8,5 т п о ) Р[mini-white, 3Su(Ste)] - 3

повтора Supressor of Stellate (8,4 т п о ) (Gvozdev et al, 2000), P[mmi-white, SteLacZ] -слитный ген,

включающий большую часть гена Stellate и ген LacZ (Aravin et al, 2001), P [mini-white,

Ste134lac2] 134 п о промоторной области гена Stellate слиты с геном LacZ (Aravin et al, 2001),

P[SUPor-P\ - окруженный инсуляторами ген white, с энхансером (Roseman et al, 2001); P[EP] -

трансген mini-white (v/mC) с делецией длинного 5'-интрона (FlyBase), P[hsp26-pt-T] - трансген

mini-white (w'fmWhi) с делецией длинного 5'-интрона (Wallrath and Elgin, 1995), P[3'WP-2] -

фрагмент локуса white 12 тпо, включающий регуляторную последовательность (3 тпо),

отвечающую за взаимодействие white с геном zeste (Gehnng et al, 1984)

Таблица 3. Влияние мутации gl-l1 на экспрессию white в составе трансгенных конструкций на основе Р-элемента.

Конструкция Локализация в аутосомах Окраска глаз самцов

gi-Г gi-i'

P[mini-white; 6Sfe] Хромосома 2, 32С Оранжевые, сильно мозаичные Белые

P[mini-white, 6Sfe] Хромосома 3, 67С 1 Оранжевые, мозаичные Белые

P[mini-white, 6Sfe] Хромосома 3, 84F1 1 Оранжевые, мозаичные Белые

P[mini-white, 6Ste] (линия A12) Хромосома 2, 39С Ярко-красные, немозаичные Белые

P[mini-white; 6Ste] Хромосома 3, 640 Оранжевые, немозаичные

P[mini-white; 3Su(Ste)] Хромосома 3, 74А Оранжевые, мозаичные Белые

P[mini-white; 3Su(Ste)] Хромосома 2, 290 Ярко-красные немозаичные Белые

P[mini-white; SteLacZ\ Хромосома 2, 38А Красные Белые

P[mini-white; SteLacZ\ Хромосома 3, 84Р/85А Красные Белые

P[mini-white; Ste134iacZ\ Хромосома 2 Темно-красные Темно-красные

P[mini-white. Ste134lacZ\ Хромосома 3 Ярко-красные Белые

P[hsp26-pt-T] (линия 118E12) Район центромеры хромосомы 3 Бледно-желтый фон, точки пигмента

P[hsp26-pt-T\ (Линия 3C27) Теломера левого плеча хромосомы 2 Ярко-оранжевые, мозаичные

P[3?WP-2] Теломера левого плеча хромосомы 2 Ярко-оранжевые, мозаичные

P ISUPor-Pl Хромосома 2, 39С1 (Инсерция в ген ВЕЗТ:Ш14959) Геномный локус white Темно-красные

P[EP] Хромосома 2, 39С1 (Инсерция в ген ВЕЗТ.Ш14959) Оранжевые Белые

Локализация мутации glass-like.

С помощью рекомбинационного картирования мутация glass-like была локализована между генами ct и ras Используя набор делеций Х-хромосомы, перекрывающих район ct-ras (по цитологической карте 7В1-9Е4), мутацию картировали в районе 8С13-8Е В линии у v/7c23 gl-l/FM7; SM1, Су/ P[mini-white, 6Ste] был обнаружен самец с нормальным фасетированием и мозаичной окраской, характерной для исходной линии Исчезали одновременно два признака стекловидная поверхность глаза и репрессия трансгенного mini-white Следовательно, мутация gl-l представлена повреждением в одном локусе с плейотропным проявлением, сказывающимся как на окраске глаза, так и на его морфологии (рис 4) Также было показано снижение жизнеспособности самцов, несущих gl-l

Рисунок 4 Плейотропное проявление мутация gl-l Слева глаз самца у w67c23, P[mmi-white, 6S(e] с мозаичной пигментацией, справа белый стекловидный глаз самца у w67c23 gl-l, Р[mini-white, 6Ste] с гладкой поверхностью и бликами света, без фасеток

Исследование влияния gl-l на экспрессию гена-репортера white, входящего в состав разных трансгенных конструкций.

Из пяти линий у w67c23; P[mini-white, 6Ste], несущих конструкцию P[mini-white, 6Sfe] в аутосомах, три характеризуются мозаичной окраской глаза, а две (район инсерций 39С и 64D) - немозаичной Мутация gl-l приводила к полному подавлению экспрессии mini-white во всех линиях, кроме одной, несущей конструкцию в сайте 64D. Мутация gl-l также полностью подавляла экспрессию mini-white в обеих линиях, несущих конструкцию Р[mini-white; 3Su(Ste)] с тремя гетерохроматиновыми повторами Supressor of Stellate, гомологичными повторам Stellate. В одной из этих линий особи имели мозаичную окраску глаза,

а в другой - равномерно красную (встройки в сайты 74А и 29D соответственно) Мутация gl-l подавляла экспрессию mini-white, если рядом с геном-репортером находился лишь фрагмент гена Stellate или совсем небольшой его участок (134 п о.) Самцы gl-l, Р[mini-white; SteLacZ] (две линии) имели белые глаза Самцы gl-l, P[mini-white; 134SteLacZ\ (инсерция в хромосому 3) имели белые глаза, но мутация не оказывала влияния на экспрессию mini-white в той же конструкции, находящейся в хромосоме 2 Таким образом, эффект gl-l зависит от положения конструкции в геноме Мутация не подавляет экспрессию white при теломерном и центромерном эффектах положения (рисунок 5), вызванных инсерцией Р-элементной конструкции в гетерохроматин (линии получены от L Wallrath и J Mason). У мух, несущих вставку трансгена в районе гетерохроматина, наблюдается мозаичная экспрессия репортерного гена white У самцов, несущих мутацию gl-l, на стекловидной поверхности глаза обнаруживали «растекающиеся» пигментированные участки Самцы gl-l, несущие перестройку wvco, представляющую собой транспозицию гена white в гетерохроматин третьей хромосомы, имели такую же мозаичную окраску глаза, как и самцы у wB7c23 gl-Г, +/wvco

Рисунок 5. Мутация gl-l не подавляет экспрессию mini-white при эффекте положения Справа -самец у iv67"2* несущий конструкциюР[Лзр26+Т] с трансгеном mim-white в центромерном гетерохроматине третьей хромосомы (линия 118Н12) Слева - самец у vf**3 gl-l с той же конструкцией.

В сочетании с эндогенным локусом white в Х-хромосоме или при совмещении в геноме с трансгеном Р[SUPor-P] gl-l приводила к одному и тому же фенотипу, глаз был сильно пигментирован, но распределение пигмента оказывалось неоднородным Конструкция Р[SUPor-P\ содержит трансген white с тканеспецифичным энхансером, экспрессирующемся в глазах В то же время мутация gl-l полностью подавляла экспрессию mini-white в конструкции с mini-

white без инсуляторов и энхансера Р[ЕР\, встроенную в тот же район (39С1), что конструкция Р[SUPor-P\.

Такие особенности мутации gl-l, как зависимость эффекта от сайта встройки трансгена и соседства с клонированными гетерохроматиновыми повторами, отсутствие действия мутации при центромерном и теломерном эффектах положения и в случае наличия окружающих трансген инсуляторов и присутствия энхансера, дают основание предполагать, что влияние мутации gl-l на экспрессию трансгена mini-wMe реализуется в зависимости от специфической структуры хроматина в его геномном окружении Особую конформацию хроматина могут создавать, например, клонированные гетерохроматиновые повторы, и тогда для транскрипции трансгена требуется белок, кодируемый геном gl-l, который обеспечивает экспрессию mini-white по крайней мере в отдельных клеточных клонах

Согласно базе данных FlyBase в районе 8С13-8Е1, где локализована мутация, найден ряд генов, которые могут влиять на структуру хроматина Прежде всего, это ген гистона НЗ ЗВ, находящийся вне основного кластера гистонов и замещающий основную форму гистона НЗ в транскрипционно активных генах Более тонкое картирование мутации и последующий тест на комплементацию с генами-кандидатами могли бы позволить более точно локализовать ген glass-like, а затем и выявить его возможную функциональную роль

ПРИЛОЖЕНИЕ ИЛЛЮСТРАЦИИ В ЦВЕТЕ

Рисунок 2. Su-var(3)RT супрессирует транс-инактивацию трансгена white, обусловленную взаимодействием конструкций, содержащих повторы Stellate гетерохроматина Х-хромосомы

Рисунок 4. Плейотропное проявление мутация д/-1. Слева глаз самца у у/7023- Р[т/ш-иМе; бЗ(е] с мозаичной пигментацией, справа белый стекловидный глаз самца у иР дЦ Р[т/л/-И(Ме, бвГе] с гладкой поверхностью и бликами света, без фасеток.

т

ш Щ

Рисунок 5. Мутация д1-1 не подавляет экспрессию тУл/-и4>йе при эффекте положения. Справа - самец у уг"" несущий конструкциюР[Авр2б-Г-7] с трансгеном т1п1-«ЬКе в центромерном гетерохроматине третьей хромосомы (линия 118Е12). Слева - самец у у/7"^ дЧ с той же конструкцией.

Выводы

1 Исследовали влияние модификаторов эффекта положения на степень инактивации эухроматинового гена в серии родственных хромосомных перестроек с идентичной эу-гетерохроматиновой границей и прилегающими к ней блоками гетерохроматина Х-хромосомы разного размера Обнаружено, что степень супрессии инактивации, вызываемой сильными модификаторами эффекта положения Su-var(3)9 и Su-var(3)RT не зависит от размеров прилегающих блоков гетерохроматина, различающихся по содержанию нуклеотидных последовательностей разной природы. Утрата фрагмента гетерохроматинового блока, наиболее удаленного от эу-гетерохроматиновой границы, заметно не ослабляла инактивацию, вызванную основным гетерохроматиновым блоком Х-хромосомы

2 Модификатор Su-var(3)RT оказывал особенно сильное супрессирующее воздействие на эффект положения в тех случаях, когда инактивирующий эффект гетерохроматина определялся взаимодействием гетерохроматиновых блоков, разобщенных в одной хромосоме, или транс-инактивацией, обусловленной межхромосомными взаимодействиями

3 В дистальном гетерохроматине Х-хромосомы определены границы локуса АВО - модификатора экспрессии эухроматинового гена abo, функция которого необходима в раннем развитии дрозофилы Модификатор АВО локализован проксимальнее регулярной части кластера гетерохроматиновых повторов Stellate и может частично перекрываться с районом повторов SCLR, расположенных проксимальнее, ближе к району локализации генов рДНК

4 Инактивация репортерного гена mini-white в трансгенных конструкциях, вызываемая гетерохроматиновыми повторами Stellate Х-хромосомы, представляет собой особую систему сайленсинга, поскольку модификаторы классического эффекта положения (mus209, crm, SIR2, Su(z)12 и Su-var(3)RT) не оказывали на нее заметного влияния

5 В районе 8С13-8Е1 Х-хромосомы выявлена мутация glass-like (gl-l), резко усиливающая инактивацию трансгена mini-white, вызываемую шестью повторами Stellate. Мутация gl-l не влияла на центромерный и теломерный эффекты положения трансгена mini-white. Особенности эффектов мутации gl-l, зависящие от расположения в геноме мишени -трансгенного mini-white - дают основания предполагать участие гена gl-l в образовании регионально специфичной структуры хроматина

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. А.М Попкова, В. И Рашева, Е. В. Толчков, В. Е. Алаторцев. Исследование транс-действия модификаторов на эффект положения в серии эу-гетерохроматических перестроек Drosophila melanogaster. Генетика. 2001. Т. 37. №10. С. 1430-1434.

2 AM Попкова, Е.В. Толчков, В И. Рашева, ГЛ. Коган, В.А Гвоздев. Гетерохроматиновый локус АВО Х-хромосомы Drosophila melanogaster может перекрываться с районом локализации повторов, включающих подвижные элементы и гены Stellate. Генетика. 2004. Т. 40. № 2. С. 167-172.

3. A.M. Попкова, ЮА Абрамов, В.А Гвоздев. Мутация glass-like Drosophila melanogaster подавляет экспрессию трансгенов mini-white в зависимости от их геномного окружения. Генетика. 2004 Т. 40. № 3 В печати.

4. А.М Popkova, Y.A. Abramov, V.A. Gvozdev. Variable effects of the glass-like mutation on the mini-white expression depend on the site of transgene insertion. 45th Annual Drosophila Research Conference. 2004. Washington, USA, Conference book, 298A.

РНБ Русский фонд

2006-4 18037

v"

Отпечатано в копицентре «Учебная полиграфия» Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.stprint.ru e-mail: zakaz@stprint.ru тел 939-3338 Заказ № 436, тираж 100 экз Подписано в печать 1401.2004 г

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Попкова, Анна Михайловна

1 ОБЩАЯ ХАРАКТРИСТИКА РАБОТЫ

2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Гетерохроматин D. melanogaster и эффект положения генов.

2-1 Гетерохроматин Х-хромосомы Drosophila melanogaster.

2-1-1 Цитологическая характеристика.

2-1-2 Компоненты гетерохроматина Х-хромосомы.

2-1 -3 Генетические локусы Х-хромосомы.

2-2 Эффект положения мозаичного типа.

2-2-1 Временная регуляция и тканевая специфичность инактивации. 20 2-2-2 Интенсивность эффекта положения зависит от размера цис-действующего гетерохроматинового блока. 21 2-2-3 Эффект положения может быть обусловлен взаимодействием разобщенных блоков гетерохроматина.

2-2-4 Модификаторы эффекта положения.

2-2-5 Классификация генов-модификаторов эффекта положения.

2-2-6 Модели инактивации при эффекте положения.

2-2-7 Эффект положения гетерохроматиновых генов.

2-2-8 Инактивация гена-репортера в трансгенных конструкциях.

2-3 Роль структуры хроматина в регуляции экспрессии генов.

2-3-1 Перемоделирование нуклеосом.

2-3-2 Модификация гистонов.

2-3-3 Замещение гистонов.

2-3-4 Инсуляторы.

2-3-5 Роль РНК в экспрессии генов и создании структуры хроматина.

3 МАТЕРИАЛЫ И ИЕТОДЫ

3-1 ЛИНИИ D.melanogaster И СКРЕЩИВАНИЯ 51 3-1-1 Линии с модификаторами эффекта положения 51 3-1-2 Линии с хромосомными перестройками 51 3-1-3 Скрещивания для оценки влияния модификаторов эффекта положения. 52 3-1-4 Линии и скрещивания для картирования Х-АВО 55 3-1-5 Линии для картирования мутации glass-like 56 3-1-6 Линии с трансгенными конструкциями на основе Р-элемента 59 3-2 МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕТОДЫ 59 3-2-1 Выделение ДНК из имаго D.melanogaster 59 3-2-2 Рестрикция ДНК

3-2-3 Гель-электрофорез ДНК

3-2-4 Включение метки в ДНК (метод случайной затравки)

3-2-5 Саузерн-гибридизация 61 4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

4-1 Исследование транс-действия модификаторов на эффект положения в серии эу-гетерохроматических перестроек D. melanogaster.

4-1-1 Структуры перестроек (Tolchkov et al. 2000).

4-1-2 Анализ влияния модификаторов эффекта положения на инактивацию гена wapl в эу- гетерохроматиновых инверсиях и транслокациях.

4-2 Исследование эффекта положения гена wapl в нехватках, удаляющих фрагменты дистального гетерохроматина Х-хромосомы.

4-3 Супрессор Su-var(3)RT оказывает особенно сильное влияние на инактивацию, определяемую взаимодействием разобщенных фрагментов гетерохроматина.

4-4 Картирование гетерохроматинового локуса Х-АВО.

4-4-1 Молекулярная характеристика нехваток, использованных для картирования Х-АВО.

4-4-2 Оценка эффекта делеций дистального Х-гетерохроматина на плодовитость самок, несущих мутацию аЪо.

4-4-3 Локус Х-АВО удален в делеции Df(l)l-1.

4-4-4 Большая часть регулярных тандемных повторов Stellate находится дистальнее области Х-АВО.

4-4-5 Гетерохроматиновый локус Х-АВО может частично перекрываться с районом повторов SCLR.

4-4-6 Обсуждение результатов картирования Х-АВО.

4-5 Поиск модификаторов инактивации репортерного гена mini-white, вызываемой гетерохроматиновыми повторами Stellate.

4-6 Получение мутации glass-like (gl-l).

4-7 Картирование мутации gl-l

4-7-1 Рекомбинационное картирование мутации gl-l1.

4-7-2 Делеционное картирование мутации gl-l1.

4-7-3 Тест на комплементацию.

4-8 Влияние мутации glass-like на экспрессию трансгенов.

4-8-1 Мутация gl-l подавляет экспрессию mini-white в конструкциях, содержащих гетерохроматиновые повторы.

4-8-2 Эффект мутации gl-l на экспрессию трансгенного mini-white зависит от места встройки конструкции в геном.

4-8-3 Мутация gl-l не влияет на экспрессию white при эффекте положения.

4-8-4 Мутация gl-l не влияет на экспрессию white с энхансером, окруженного инсуляторами.

4-8-5 Обсуждение возможной функции glass-like.

4-8-6 Перспективы исследования мутации glass-like.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Гетерохроматин и модификаторы экспрессии генов Drosophila melanogaster"

Актуальность проблемы.Гетерохроматин высших эукариот представлен в основном повторяющимися последовательностями (сателлитами и мобильными элементами) и расположен в прицентромерных и теломерных областях хромосом. Гетерохроматин Drosophila составляет приблизительно 30% генома, содержит жизненно важные «гетерохроматиновые» гены (рибосомные гены, гены динеинов, МАР-киназы, поли-ADPрибозилирования хроматина и другие). Центромерные гетерохроматиновые районы обеспечивают расхождение хромосом и могут определять мейотический драйв. Однако многие функции гетерохроматина еще не разгаданы. До сих пор нет полного сиквенса последовательности гетерохроматина из-за технических трудностей, вызванных присутствием высоко повторяющихся последовательностей.Гетерохроматин, как правило, осуществляет репрессию генов. Консервативный механизм инактивации (наблюдаемый у дрожжей, дрозофилы, млекопитающих) обусловлен специфическими модификациями гистонов нуклеосом. Перспективным и опробованным подходом к изучению механизмов репрессии генов в гстерохроматине является получение мутаций по генам, кодирующим белки, которые связываются с гетерохроматином и обеспечивают образование его особой компактной структуры. Такие гены выявляются как модификаторы эффекта положения - инактивации гена, перенесенного из своего обычного окружения к гетерохроматину. Подавление экспрессии гена связано с компактизацией хроматина в районе инактивируемых генов, и, возможно, осуществляется путем «затягивания» эухроматинового гена в транскрипционно неактивный гетерохроматиновый компартмент ядра. Поиск новых генов, кодирующих транс-действующие белки, принимающие участие в формировании специфических хроматиновых структур, представляет большой интерес.Вопрос, касающийся специфических взаимодействий блоков гетерохроматина, исследован мало. Ранее было показано (Tolchkov, Rasheva et al. 2000), что практически весь гетерохроматин Х-хромосомы вносит вклад в эффект положения и удаление даже небольшого фрагмента гетерохроматина приводит к супрессии инактивации. Однако степень инактивации определяется не только количеством, но и природой гетерохроматинового блока, прилегающего к инактивируемому гену. Инактивация усиливается, если этот блок содержит центромеру (Tolchkov, Rasheva et al. 2000). С использованием перестроек, в которых к эухроматину прилегают разные по размеру сегменты гетерохроматина, представлялось возможным выявить специфичность действия модификаторов эффекта положения на отдельные блоки хроматина. В настоящей работе был обнаружен новый модификатор, обладающий наиболее сильным действием на инактивацию, вызываемую взаимодействием разобщенных фрагментов хроматина.При анализе эффекта положения в перестройках невозможно определить, какие именно последовательности, входящие в состав гетерохроматиновых блоков, ответственны за инактивацию. Поэтому представляет большой интерес для изучения эффекта положения использование трансгенных конструкций, в которых инактивация гена-репортера определяется клонированными гетерохроматиновыми повторами (Tulin, Naumova et al. 1998), Было показано, что репрессия эухроматинового гена в таких конструкциях отличается невосприимчивостью к известным модификаторам эффекта положения (Gvozdev, Kogan et al. 2000; Gvozdev, Aravin et al. 2003). Возможно, это связано с тем, что повторы гетерохроматина способствуют созданию в сайте инсерции особой конформации хроматина при участии новых, еще не выявленных белков. Поэтому поиск модификаторов, влияющих на экспрессию гена-репортера в конструкции с гетерохроматиновыми повторами, открывает возможность выявления новых генов и кодируемых ими транс-действующих белков, участвующих в формировании специфичных гетерохроматиновых структур. В настоящей работе получена мутация, влияние которой на экспрессию гена-репортера, соседствуюнхего с гетерохроматиновыми повторами, зависит от локального геномного окружения трансгена.Помимо способности к цис-инактивации эухроматиновых генов (как в эугетерохроматиновых перестройках, так в трансгенных конструкциях, содержапщх гетерохроматиновые повторы вместе с прилежащим к ним репортерным эухроматиновым геном), влияние гетерохроматина на эухроматиновые гены может осуществляться благодаря транс-взаимодействиям. Так, гетерохроматиновый локус АВО Х-хромосомы (XАВО) супрессирует эффект мутации аутосомного эухроматинового гена abnormal oocyte (abo), который является негативным регулятором гистонового кластера. Мутация аЬо нарушает раннее развитие Drosophila и эффект локуса Х-АВО обнаруживает участие гетерохроматина в этом процессе. Один из подходов к исследованию природы взаимодействий эу- и гетерохроматина может состоять в картировании локуса Х-АВО. Определение физических границ локуса с помощью нехваток, затрагивающих определенные участки гетерохроматина Х-хромосомы составляло одну из задач настоящей работы.Задачи Задачами настоящей работы являлись: 1) исследование влияния модификаторов эффекта положения на инактивацию в серии родственных эу-гетерохроматиновых перестроек; 2) уточнение локазизации гетерохроматинового локуса Х-АВО, участвующего в раннем развитии дрозофилы; 3) поиск мутаций, влияющих на инактивацию трансгена, вызываемую клонированными гетерохроматиновыми повторами;:4) анализ влияния полученной мутации glass-like на экспрессию трансгена white в разных конструкциях и ее локализация.Научная новизна.Выявлен новый модификатор эффекта положения - Su-var(3)RT, который помимо влияния на классический эффект положения, вызываемый большим прицентромерным блоком гетерохроматина, супрессировал инактивацию, обусловленную трансвзаимодействием разобщенных фрагментов гетерохроматина Х-хромосомы. Не обнаружено корреляции между размером цис-действующих блоков гетерохроматина Xхромосомы и способностью того или иного модификатора супрессировать эффект положения.Проведено картирование локуса АВО в гетерохроматине Х-хромосомы с использованием делециий, в которых отсутствие разных фрагментов дистального гетерохроматина подтверждено с помощью молекулярного анализа. Показано, что область локализации АВО может перекрываться с районом расположения повторов SCLR, представленных поврежденными копиями гетерохроматинового гена Stellate с инсерциями мобильных элементов.Выявлена и локализована новая мутация glass-like igl-t), обладающая плейотропным эффектом. Мутация снижает выживаемость, искажает морфологию глаза и по разному влияет на экспрессию репортерного гена в составе разных трансгенных конструкций, в том числе тех, где трансген соседствовал с гетерохроматигювыми повторами разной природы. Эффект мутации на экспрессию репортерного гена зависел от его локального геномного окружения, что дает основание предполагать участие локуса glI в создании специфической структуры хроматина в районе инсерции трансгена.Практическая ценность.Дальнейшее исследование мутации gl-l, полученной в настоящей работе, может привести к выявлению нового белка, участвующего в формировании структуры хроматина.Полученные результаты по картированию Х-АВО позволяют перейти к следующему этапу его исследования - созданию трансгенных конструкций, содержащих последовательности гетерохроматина и функциональному тесту на способность этих последовательностей компенсировать эффект мутации АВО, Апробация работы Работа апробирована на лабораторном семинаре в Отделе молекулярной генетики клетки (ОМГК) ИМГ РАН, на Ученом Совете ИМГ РАН, на совместном семинаре лаборатории генетики Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН и лаборатории биохимической генетики животных ИМГ РАН. Объем диссертации Материал диссертации изложен на 125 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков. Список цитированной литературы состоит из /г/ работ.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Попкова, Анна Михайловна

5 ВЫВОДЫ

1. Исследовали влияние модификаторов эффекта положения на степень инактивации эухроматинового гена в серии родственных хромосомных перестроек с идентичной эу-гетерохроматиновой границей и прилегающими к ней блоками гетерохроматина Х-хромосомы разного размера. Обнаружено, что степень супрессии инактивации, вызываемой сильными модификаторами эффекта положения Su-var(3)9 и Su-var(3)RT не зависит от размеров прилегающих блоков гетерохроматина, различающихся по содержанию нуклеотидных последовательностей разной природы. Утрата фрагмента гетерохроматинового блока, наиболее удаленного от эу-гетерохроматиновой границы, заметно не ослабляла инактивацию, вызванную основным гетерохроматиновым блоком Х-хромосомы.

2. Модификатор Su~var(3)RT оказывал особенно сильное супрессирующее воздействие на эффект положения в тех случаях, когда инактивирующий эффект гетерохроматина определялся взаимодействием гетерохроматиновых блоков, разобщенных в одной хромосоме, или транс-инактивацией, обусловленной межхромосомными взаимодействиями.

3. В дистальном гетерохроматине Х-хромосомы определены границы локуса АВО - модификатора экспрессии эухроматинового гена abo, функция которого необходима в раннем развитии дрозофилы. Модификатор АВО локализован проксимальнее регулярной части кластера гетерохроматиновых повторов Stellate и может частично перекрываться с районом повторов SCLR, расположенных проксимальнее, ближе к району локализации рибосомных генов.

4. Инактивация репортерного гена mini-white в трансгенных конструкциях, вызываемая гетерохроматиновыми повторами Stellate Х-хромосомы, представляет собой особую систему сайленсинга, поскольку модификаторы классического эффекта положения (mus209, crm, SIR2, Su(z)12 и Su-var(3)RT) не оказывали на нее заметного влияния.

5. В районе 8С13-8Е1 Х-хромосомы выявлена мутация glass-like (gl-l), резко усиливающая инактивацию трансгена mini-white, вызываемую шестью повторами Stellate. Мутация gl-l не влияла на центромерный и теломерный эффекты положения трансгена mini-white. Особенности эффектов мутации gl-l, зависящие от расположения в геноме мишени -трансгенного mini-white - дают основания предполагать участие гена gl-l в образовании регионально специфичной структуры хроматина.

4-9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе были предприняты попытки выявления связи между структурно-функциональной гетерогенностью гетерохроматина и его способностью влиять на экспрессию эухроматиновых генов. В гетерохроматине Х-хромосомы выявлены повторяющиеся нуклеотидные последовательности разной природы, а также обнаружены отдельные функциональные локусы: рДНК, сг, Stellate, АВО (см. Обзор литературы). Можно было ожидать, что хроматиновые белки - продукты генов-супрессоров эффекта положения - будут по-разному взаимодействовать с отдельными блоками гетерохроматина. Однако в настоящей работе не удалось выявить намека на специфичность взаимодействия таких белков с разными компонентами гетерохроматина, поскольку степень супрессорного действия для разных перестроек не различалась. В то же время, в ходе картирования локуса Х-АВО была обнаружена функциональная неоднородность дистального гетерохроматина X-хромосомы в отношении характера его транс-взаимодействия с эухроматиновым геном. Были определены границы элемента Х-АВО, модифицирующего проявление мутации эухроматинового гена и играющего роль в раннем развитии дрозофилы, причем обнаруженную функциональную неоднородность удалось сопоставить с различиями в молекулярной природе гетерохроматиновых повторов.

При исследовании ряда супрессоров эффекта положения были выявлены особые свойства Su-var(3)RT. Этот модификатор оказался не только сильным супрессором классического эффекта положения, обусловленного цис-действием центромерного гетерохроматинового блока, но и специфически влиял на инактивацию в других системах, обусловленную взаимодействием разобщенных фрагментов гетерохроматина, находящихся либо в разных оппозитных хромосомах, либо разделенных участком эухроматина в одной хромосоме. Поэтому представляется интересным картирование и последующее выяснение молекулярной природы этой мутации, что может оказаться полезным для понимания механизмов взаимодействия разобщенных сегментов гетерохроматина при инактивации гена.

Исследование инактивации репортерного гена, вызываемой клонированными гетерохроматиновыми повторами, привели к выявлению мутации glass-like, подавляющей экспрессию трансгена white в зависимости от его геномного окружения. Особенности эффектов мутации дают основание предполагать участие локуса glass-like в образовании особой конформации хроматина, которая может реализовываться, например, в районах инсерций трансгенных конструкций, содержащих клонированные гетерохроматиновые повторы. Исследование природы мутации glass-like может привести к выявлению новых факторов, участвующих в формировании хроматина.

Таким образом, основной результат работы состоит в обнаружении и локализации разных модификаторов, либо находящихся в гетерохроматине и влияющих на экспрессию эухроматиновых генов, либо представляющие собой гены эухроматина, модифицирующие экспрессию эухроматиновых генов, приближенных к гетерохроматину или предположительно находящиеся в районах эухроматинового компонента генома со специфической хроматиновой структурой.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Попкова, Анна Михайловна, Москва

1. Аравин А.А., Кленов М.С., Вагин В.В., Розовский Я.М., Гвоздев В.А. (2002) Роль двуцепочечной РНК в подавлении экспрессии генов эукариот, Молекулярная биология 36, №2 240-251

2. Жимулёв, И.Ф. (1993) Гетерохроматин и эффект положения Ред Груздев А. Д. , Графодатский А. С. Новосибирск ВО Наука, 265-368.

3. Наумова, Н.М 2003 Инактивация репортерных генов клонированными гетерохроматиновыми повторами в геноме D.melanogaster// Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

4. Наумова, Н.М., Оленкина О.М., Гвоздев В.А. Инактивация репортерных генов клонированными гетерохроматиновыми повторами D.melanogaster сопровождается компактизацией хроматина // Генетика. 2003. Т. 39 № 5. С. 682-686.

5. Толчков, Е.В., Балакирева М.О. Алаторцев, В.Е. (1984) Инактивация района X-хромосомы Drosophila melanogaster с известной тонкой генетической структурой в результате эффекта положения, Генетика 20, 1846-1855.

6. Хесин, Р.Б., Лейбович Б.А. Структура хромосом, гистоны и активность генов у дрозофилы. Молекулярная биология. 1976.10(1): 3-34.

7. Ahmad, К. and S. Henikoff (2002). "The histone variant H3.3 marks active chromatin by replication-independent nucleosome assembly." Mol Cell 9(6): 1191-200.

8. Alatortsev, V. E., I. A. Kramerova, et al. (1997). "Vinculin gene is non-essential in Drosophila melanogaster." FEBS Lett 413(2): 197-201.

9. Appels R, Hilliker AJ. The cytogenetic boundaries of the rDNA region within heterochromatin in the X chromosome of Drosophila melanogaster and their relation to male meiotic pairing sites. GenetRes.l982Apr;39(2): 149-56.

10. Aravin, A. A., N. M. Naumova, et al. (2001). "Double-stranded RNA-mediated silencing of genomic tandem repeats and transposable elements in the D. melanogaster germline." CurrBioi 11(13): 1017-27.

11. Astrom, S. U., Т. W. Cline, et al. (2003). "The Drosophila melanogaster sir2+ gene is nonessential and has only minor effects on position-effect variegation." Genetics 163(3): 931-7.

12. Ayyanathan, К., M. S. Lechner, et al. (2003). "Regulated recruitment of HP1 to a euchromatic gene induces mitotically heritable, epigenetic gene silencing: a mammalian cell culture model of gene variegation." Genes Dev 17(15): 1855-69.

13. Baker W.K. A clonal system of differential gene activity in Drosophila. Devi. Biol., 1967, 16: 117

14. Balakireva, M. D., Y. Shevelyov, et al. (1992). "Structural organization and diversification of Y-linked sequences comprising Su(Ste) genes in Drosophila melanogaster." Nucleic Acids Res 20(14): 3731-6.

15. Berger, S. L. (2002). "Histone modifications in transcriptional regulation." Curr Opin Genet Dev 12(2): 142-8.

16. Berloco, M., L. Fanti, et al. (2001). "The maternal effect gene, abnormal oocyte (abo), of Drosophila melanogaster encodes a specific negative regulator of histones." Pro с Natl Acad SciUS А98Г2П: 12126-31.

17. Birve, A., A. K. Sengupta, et al. (2001). "Su(z)12, a novel Drosophila Polycomb group gene that is conserved in vertebrates and plants." Development 128(17): 3371-9.

18. Boivin, A. and J. M. Dura (1998). "In vivo chromatin accessibility correlates with gene silencing in Drosophila." Genetics 150(4): 1539-49.

19. Boivin A, Gaily C, Netter S, Anxolabehere D, Ronsseray S. Telomeric associated sequences of Drosophila recruit polycomb-group proteins in vivo and can induce pairing-sensitive repression. Genetics. 2003 May;164(l):195-208.

20. Brutlag, D., R. Appels, et al. (1977). "Highly repeated DNA in Drosophila melanogaster." J Mol Biol 112(1): 31-47.

21. Cleard, F., M. Delattre, et al. (1997). "SU(VAR)3-7, a Drosophila heterochromatin-associated protein and companion of HP1 in the genomic silencing of position-effect variegation." Embo J 16(17): 5280-8.

22. Cleard, F., and Spierer, P. (2001). Position-effect variegation in Drosophila: the modifier Su(var)3-7 is a modular DNA-binding protein, EMBO Rep 2, 1095-100.

23. Cluster P.D., Marinkovic D., Allard R.W., Ayala F.J. 1987 Correlations between development rates, enzyme activities, ribosomal DNA spacer-length penotypes, and adaptation in Drosophila melanogaster. Proc. Natl. Sci. USA 52: 1248-1255.

24. Csink, A. K. and S. Henikoff (1996). "Genetic modification of heterochromatic association and nuclear organization in Drosophila." Nature 381(6582): 529-31.

25. Davie, J. R. (1998). "Covalent modifications of histones: expression from chromatin templates." Curr Qpin Genet Dev 8(2): 173-8.

26. Demerec M., Slizynska H., Mottled wite 258-18 of Drosophila melanogaster. Genetics, 1937, v 22, №6. pp 641-649

27. Dorer, D. R. and S. Henikoff (1994). "Expansions of transgene repeats cause heterochromatin formation and gene silencing in Drosophila." Cell 77(7): 993-1002.

28. Eissenberg, J. C. and S. C. Elgin (2000). "The HP1 protein family: getting a grip on chromatin." Curr Qpin Genet Dev 10(2): 204-10.

29. Eissenberg, J. C. and A. J. Hilliker (2000). "Versatility of conviction: heterochromatin as both a repressor and an activator of transcription." Genetica 109(1-2): 19-24.

30. Fanti, L., D. R. Dorer, et al. (1998). "Heterochromatin protein 1 binds transgene arrays." Chromosoma 107(5): 286-92.

31. Farkas, G., J. Gausz, et al. (1994). "The Trithorax-like gene encodes the Drosophila GAGA factor." Nature 371(6500): 806-8.

32. Farkas, G., B. A. Leibovitch, et al. (2000). "Chromatin organization and transcriptional control of gene expression in Drosophila." Gene 253(2): 117-36.

33. Gatti, M., S. Bonaccorsi, et al. (1994). "Looking at Drosophila mitotic chromosomes." Methods Cell Biol 44:371-91.

34. Gehring W.J., Klemenz R., Weber U., Kloter U. Functional analysis of the white+ gene of Drosophila by P-factor-mediated transformation // The EMBO Journal. 1984. V. 3. № 9. P. 2077-2095.

35. Girard F, Bello B, Laemmli UK, Gehring WJ In vivo analysis of scaffold-associated regions in Drosophila: a synthetic high-affinity SAR binding protein suppresses position effect variegation. EMBO J. 1998 Apr l;17(7):2079-85

36. Golic, K. G. and M. M. Golic (1996). "Engineering the Drosophila genome: chromosome rearrangements by design." Genetics 144(4): 1693-711.

37. Goll, M. G. and Т. H. Bestor (2002). "Histone modification and replacement in chromatin activation." Genes Dev 16(14): 1739-42.

38. Grimaldi G., Di Nocera P.P. 1988 Multiple repeated units in Drosophila melanogaster ribosomal DNA spacer stimulate rRNA precursor transcription. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 5502-5506.

39. Gvozdev V.A., Gostimsky S.A., Gerasimova T.I., Gavrina E.M. Complementation and fine structure analysis at the 2D3-2F5 region of the X-chromosome of Drosophila melanogaster. Drosophila Inform. Serv., 1973, V 50. p. 34

40. Gvozdev V.A., Gostimsky S.A., Gerasimova T.I., Dubrovskaya E.S., Braslavskaya O.Yu. Fine genetic structure of the 2D3-2F5 region of the X-chromosome of Drosophila melanogaster. Mol. Gen. Genet., 1975, v. 141, № 3. p 269

41. Gvozdev, V. A., A. A. Aravin, et al. (2003). "Stellate repeats: targets of silencing and modules causing cis-inactivation and trans-activation." Genetica 117(2-3): 239-45.

42. Gvozdev, V. A., G. L. Kogan, et al. (2000). "Paralogous stellate and Su(Ste) repeats: evolution and ability to silence a reporter gene." Genetica 109(1-2): 131-40.

43. Hardy, R. W., D. L. Lindsley, et al. (1984). "Cytogenetic analysis of a segment of the Y chromosome of Drosophila melanogaster." Genetics 107(4): 591-610.

44. Henderson, D. S., U. K. Wiegand, et al. (2000). "Mutual correction of faulty PCNA subunits in temperature-sensitive lethal mus209 mutants of Drosophila melanogaster." Genetics 154(4): 1721-33.

45. Henikoff, S. (1994). "A reconsideration of the mechanism of position effect." Genetics 138(1): 1-5.

46. Henikoff, S., J. M. Jackson, et al. (1995). "Distance and pairing effects on the brownDominant heterochromatic element in Drosophila." Genetics 140(3): 1007-17.

47. Hennig W. Chromosomal proteins in the spermatogenesis of Drosophila. Chromosoma. 2003 May;l 11(8):489-94. Epub 2003 Mar 28.

48. Howe, M., P. Dimitri, et al. (1995). "Cis-effects of heterochromatin on heterochromatic and euchromatic gene activity in Drosophila melanogaster." Genetics 140(3): 1033-45.

49. Jaenisch, R. and A. Bird (2003). "Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals." Nat Genet 33 Suppl: 245-54.

50. Jakubczak, J. L., Y. Xiong, et al. (1990). "Type I (Rl) and type II (R2) ribosomal DNA insertions of Drosophila melanogaster are retrotransposable elements closely related to those of Bombyx mori." J Mol Biol 212(1): 37-52.

51. Jenuwein, Т. and С. D. Allis (2001). "Translating the histone code." Science 293(5532): 107480.

52. Judd, В. H. (1995). "Mutations of zeste that mediate transvection are recessive enhancers of position-effect variegation in Drosophila melanogaster." Genetics 141(1): 245-53.

53. Kawamura, Т., S. Hanai, et al. (1998). "An alternative form of poly(ADP-ribose) polymerase in Drosophila melanogaster and its ectopic expression in rat-1 cells." Biochem Biophys Res Commun 251(1): 35-40.

54. Kingston, R. E. and G. J. Narlikar (1999). "ATP-dependent remodeling and acetylation as regulators of chromatin fluidity." Genes Dev 13(18): 2339-52.

55. Krebs, J. E., C. J. Fry, et al. (2000). "Global role for chromatin remodeling enzymes in mitotic gene expression." CeU 102(5): 587-98.

56. Mason, J. M., A. Haoudi, et al. (2000). "Control of telomere elongation and telomeric silencing in Drosophila melanogaster." Genetica 109(1-2): 61-70.

57. Matzke, M. A., A. J. Matzke, et al. (2001). "RNA-based silencing strategies in plants." Curr Opin Genet Dev 11(2): 221-7.

58. McKee, B. D., L. Habera, et al. (1992). "Evidence that intergenic spacer repeats of Drosophila melanogaster rRNA genes function as X-Y pairing sites in male meiosis, and a general model for achiasmatic pairing." Genetics 132(2): 529-44.

59. Meyer, P. (2001). "Chromatin remodelling." Curr Opin Plant Biol 4(5): 457-62.

60. Misra, S., M. A. Crosby, et al. (2002). "Annotation of the Drosophila melanogaster euchromatic genome: a systematic review." Genome Biol 3(12): RESEARCH0083.

61. Murphy, T. D. and G. H. Karpen (1995). "Localization of centromere function in a Drosophila minichromosome." СеН 82(4): 599-609.

62. Murtif V.L., Rae P.M.M. 1985 In vitro transcription of rRDA spacer in Drosophila. Nucleic Acids Res. 13: 3221-3239.

63. Ner, S. S., M. J. Harrington, et al. (2002). "A role for the Drosophila SU(VAR)3-9 protein in chromatin organization at the histone gene cluster and in suppression of position-effect variegation." Genetics 162(4): 1763-74.

64. Nurminsky D. I., Y. Ya. Shevelyov, S. V. Nuzhdin and V.A. Gvozdev 1984 Structure, molecular evolution and maintenance of copy number of extended repeated structures in the X-heterochromatin of Drosophila melanogaster. Chromosoma 103(4):277-85.

65. Onfelt, A., J. Magnusson, et al. (1993). "Ageing before mating and quinacrine ameliorate the expression of abnormal oocyte (abo) in homozygous Drosophila melanogaster females." Hereditas 118(1): 21-33.

66. Pal-Bhadra, M., U. Bhadra, et al. (2002). "RNAi related mechanisms affect both transcriptional and posttranscriptional transgene silencing in Drosophila." Mol Cell 9(2): 315-27.

67. Peacock W.J., Lohe A.R., Gerlach W.L. Dunsmuir, Dennis E.S., Appels R. 1978. Fine structure and evolution of DNA in heterochromatin. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 42: 1121-1135.

68. Peters, A. H., D. O'Carroll, et al. (2001). "Loss of the Suv39h histone methyl transferases impairs mammalian heterochromatin and genome stability." Cell 107(3): 323-37.

69. Pimpinelli S., Sillivan W., Prout M., Sandler L. On biological functions mapping to the heterochromatin of Drosophila melanogaster II Genetics 1985 V. 109, № 4 P. 701-724

70. Pimpinelli S., Bonaccorsi S., Gatti M. Sandler L 1986 The peculiar genetic organization of Drosophila heterochromatin. Trends Genet. 2: 17-20.

71. Procunier, J. D. and K. D. Tartof (1978). "A genetic locus having trans and contiguous cis functions that control the disproportionate replication of ribosomal RNA genes in Drosophila melanogaster." Genetics 88(1): 67-79.

72. Raff, J. W., R. Kellum, et al. (1994). "The Drosophila GAGA transcription factor is associated with specific regions of heterochromatin throughout the cell cycle." Embo J 13(24): 5977-83.

73. Rasooly, R. S. and L. G. Robbins (1991). "Rex and a suppressor of Rex are repeated neomorphic loci in the Drosophila melanogaster ribosomal DNA." Genetics 129(1): 119-32.

74. Rea, S., F. Eisenhaber, et al. (2000). "Regulation of chromatin structure by site-specific histone H3 methyltransferases." Nature 406(6796): 593-9.

75. Read, D., M. J. Butte, et al. (2000). "Functional studies of the BTB domain in the Drosophila GAGA and Mod(mdg4) proteins." Nucleic Acids Res 28(20): 3864-70.

76. Reuter, G., and P. Spierer, 1992 Position effect variegation and chromatin proteins. Bioessay 14: 605-612.

77. Robbins, L. G. and S. Pimpinelli (1994). "Chromosome damage and early developmental arrest caused by the Rex element of Drosophila melanogaster." Genetics 138(2): 401-11.

78. Roseman, R. R., K. Morgan, et al. (2001). "Long-range repression by multiple polycomb group (PcG) proteins targeted by fusion to a defined DNA-binding domain in Drosophila." Genetics 158(1): 291-307.

79. Rosenberg, M. I. and S. M. Parkhurst (2002). "Drosophila Sir2 is required for heterochromatic silencing and by euchromatic Hairy/E(Spl) bHLH repressors in segmentation and sex determination." Cell 109(4): 447-58.

80. Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY 1989 VI 441 p.

81. Sandler L. The regulation of sex-chromosome heterochromatic activity by an autosomal gene in Drosophila melanogaster II Genetics 1970 V. 64 № 3-4 P. 481-493.

82. Schotta, G., A. Ebert, et al. (2003). "Position-effect variegation and the genetic dissection of chromatin regulation in Drosophila." Semin Cell Dev Biol 14(1): 67-75.

83. Schotta, G., A. Ebert, et al. (2002). "Central role of Drosophila SU(VAR)3-9 in histone H3-K9 methylation and heterochromatic gene silencing." Embo J 21(5): 1121-31.

84. Schotta, G., A. Ebert, et al. (2003). "SU(VAR)3-9 is a conserved key function in heterochromatic gene silencing." Genetica 117(2-3): 149-58.

85. Seum, С., M. Delattre, et al. (2001). "Ectopic HP1 promotes chromosome loops and variegated silencing in Drosophila." Embo J 20(4): 812-8.

86. Seum, C., D. Pauli, et al. (2002). "Isolation of Su(var)3-7 mutations by homologous recombination in Drosophila melanogaster." Genetics 161(3): 1125-36.

87. Seum, C., A. Spierer, et al. (2000). "A GAL4-HP1 fusion protein targeted near heterochromatin promotes gene silencing." Chromosoma 109(7): 453-9.

88. Shareef, M. M., C. King, et al. (2001). "Drosophila heterochromatin protein 1 (HPl)/origin recognition complex (ORC) protein is associated with HP1 and ORC and functions in heterochromatin-induced silencing." Mol Biol Cell 12(6): 1671-85.

89. Shevelyov, Y. Y. (1992). "Copies of a Stellate gene variant are located in the X heterochromatin of Drosophila melanogaster and are probably expressed." Genetics 132(4): 1033-7.

90. Spofford J. B. ( 1976 ) Position effect variegation in Drosophila!I The genetics and biology of Drosophila// Eds. M. Ashburner, E. Novitski.-London, New York, San Francisco: Academ. Press Vol.lc, 995-1018.

91. Sullivan W., Pimpinelli S. The genetic factors altered in homozygous abo stocks of Drosophila melanogaster // Genetics. 1986 V. 114. № 11. P. 885-895.

92. Sun, F. L., M. H. Cuaycong, et al. (2000). "The fourth chromosome of Drosophila melanogaster: interspersed euchromatic and heterochromatic domains." Proc Natl Acad Sci U S A 97(10): 5340-5.

93. Sun, X., H. D. Le, et al. (2003). "Sequence analysis of a functional Drosophila centromere." Genome Res 13(2V. 182-94.

94. Sun, X., J. Wahlstrom, et al. (1997). "Molecular structure of a functional Drosophila centromere." Cell 91(7): 1007-19.

95. Talbert, P. B. and S. Henikoff (2000). "A reexamination of spreading of position-effect variegation in the white-roughest region of Drosophila melanogaster." Genetics 154(1): 259-72.

96. Talbert, P. В., С. D. LeCiel, et al. (1994). "Modification of the Drosophila heterochromatic mutation brownDominant by linkage alterations." Genetics 136(2): 559-71.

97. Tartof K.D. 1971 Increasing the multiplicity of ribosomal RNA genes in Drosophila melanogaster. Science 171: 294-297.

98. Tartof, К. D., С. Hobbs, et al. (1984). "A structural basis for variegating position effects." Cell 37(3): 869-78.

99. Tolchkov, E. V., V. I. Rasheva, et al. (2000). "The size and internal structure of a heterochromatic block determine its ability to induce position effect variegation in Drosophila melanogaster." Genetics 154(4): 1611-26.

100. Tomkiel, J., S. Pimpinelli, et al. (1991). "Rescue from the abnormal oocyte maternal-effect lethality by ABO heterochromatin in Drosophila melanogaster." Genetics 128(3): 583-94.

101. Tritto P., Specchia V., Fanti L. et al. Structure, regulation and evolution of the crystal-Stellate system of Drosophila // Genetica 2003 V. 117 № 2-3 P. 247-257.

102. Tulin, A., D. Stewart, et al. (2002). "The Drosophila heterochromatic gene encoding poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) is required to modulate chromatin structure during development." Genes Dev 16(16): 2108-19.

103. Tulin, A. V., G. L. Kogan, et al. (1997). "Heterochromatic Stellate gene cluster in Drosophila melanogaster: structure and molecular evolution." Genetics 146(1): 253-62.

104. Tulin, A. V., N. M. Naumova, et al. (1998). "Repeated, protein-encoding heterochromatic genes cause inactivation of a juxtaposed euchromatic gene." FEBS Lett 425(3): 513-6.

105. Verni, F., R. Gandhi, et al. (2000). "Genetic and molecular analysis of wings apart-like (wapl), a gene controlling heterochromatin organization in Drosophila melanogaster." Genetics 154(4): 1693-710.

106. Volpe T. A., Kidner K., Hall I. M. et al. Regulation of heterochromatic silencing and histon H3 lysine-9 methylation by RNAi // Science 2002 V. 297. P. 1833-1837.

107. Wakimoto ВТ, Hearn MG. The effects of chromosome rearrangements on the expression of heterochromatic genes in chromosome 2L of Drosophila melanogaster. Genetics. 1990 May;125(l):141-54.

108. Wakimoto, В. T. (1998). "Beyond the nucleosome: epigenetic aspects of position-effect variegation in Drosophila." Cell 93(3): 321-4.

109. Wallrath, L. L. and S. C. Elgin (1995). "Position effect variegation in Drosophila is associated with an altered chromatin structure." Genes Dev 9(10): 1263-77.

110. Weiler, K. S. and В. T. Wakimoto (1998). "Chromosome rearrangements induce both variegated and reduced, uniform expression of heterochromatic genes in a development-specific manner." Genetics 149(3): 1451-64.

111. Weissmann, F., I. Muyrers-Chen, et al. (2003). "DNA hypermethylation in Drosophila melanogaster causes irregular chromosome condensation and dysregulation of epigenetic histone modifications." Mol Cell Biol 23(7): 2577-86.

112. Выражаю благодарность В. А. Гвоздеву за возможность выполнить работу под его руководством в Отделе молекулярной генетики клетки, за советы по ходу работы и за помощь в написании статей и диссертации. rgo+<