CC BY
174. Lerchl K., Rakova N., Dahlmann A., Rauh M., Goller U., Basner M., Dinges D. F., Beck L., Agureev A., Larina I., Baranov V., Morukov B., Eckardt K-U., Vassilieva G., Wabel P., Vienken J., Kirsch K., Johannes B., Krannich A., Luft F.C., and Titze J. //Agreement Between 24-Hour Salt Ingestion and Sodium Excretion in a Controlled Environment Hypertension. 2015;
66:850-857 (October 2015, Volume 66, Issue 4), doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA. 115.05851].
5. Моруков Б.В., Рыкова М.П., Антропова Е.Н., Берендеева Т.А., Пономарев С.А. Состояние системы иммунитета человека в условиях 105-су-точной изоляции в гермообъекте с искусственной средой обитания // Авиакосм. и экол. медицина. 2010. Т. 44. №4. С. 39-46.
THE FOURTH CHROMOSOME IS A SPECIFIC DOMAIN OF THE DROSOPHILA CHROMATIN
Sidorenko D.
postgraduate student,
Institute of Molecular and Cellular Biology of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences,
Novosibirsk
This work was supported by the RFBR project #16-34-00331 and the RSF project #14-14-00934 ЧЕТВЁРТАЯ ХРОМОСОМА - ОСОБЫЙ ДОМЕН ХРОМАТИНА ДРОЗОФИЛЫ
Сидоренко Д.С.
старший лаборант-исследователь, Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук,
Новосибирск
Работа поддержана грантом РФФИ #16-34-00331 и грантом РНФ #14-14-00934
Abstract
The fourth chromosome is a specific domain of Drosophila melanogaster chromatin. This chromosome smallest in the Drosophila genome has a gene density corresponding to euchromatin. At the same time, it shares some properties of heterochromatin, such as lack of recombination, high density of repeated sequences, binding of HP1 protein, and H3K9 methylation, which is introduced by histone methyltransferase dSETDB1, specific for this chromosome. A unique characteristic of the fourth chromosome is the protein POF, which individually paints it on polytene chromosome squashed preparations. The review is devoted to chromatin properties of the fourth chromosome, the study of which will allow us to understand how genes can overcome the repressive influence of chromatin environment.
Аннотация
Четвёртая хромосома является особым доменом хроматина Drosophila melanogaster. Эта самая маленькая в геноме дрозофилы хромосома имеет плотность генов, соответствующую эухроматину. При этом, она обладает некоторыми свойствами гетерохроматина, такими, как отсутствие рекомбинации, высокая плотность повторённых последовательностей, связывание белка HP1, метилирование H3K9, которое вносится специфичной для данной хромосомы гистонметилтрансферазой dSETDB1. Уникальной характеристикой четвёртой хромосомы является белок POF, индивидуально окрашивающий её на препаратах поли-тенных хромосом. Обзор посвящён свойствам хроматина четвёртой хромосомы, исследование которых позволит понять, каким образом гены могут преодолевать репрессивное влияние хроматинового окружения.
Keywords: the fourth chromosome, Drosophila melanogaster, chromatin, POF, HP1, dSETDB1
Ключевые слова: четвёртая хромосома, Drosophila melanogaster, хроматин, POF, HP1, dSETDB1
Четвёртая хромосома является самой маленькой хромосомой в геноме Drosophila melanogaster. Эту хромосому, F элемент по классификации Мёл-лера [1], также называют хромосомой-точкой, поскольку большая её часть представлена гетерохро-матином и на метафазных пластинках делящихся
митозом клеток эта хромосома выглядит, как точка. В политенных хромосомах эухроматиновое плечо четвёртой хромосомы после многочисленных раундов эндорепликации становится видимым (рис. 1). Эта хромосома отличается от остальных аутосом по многим характеристикам.
Рисунок 1. Изображение в одной шкале масштаба четвёртой политенной хромосомы из клеток слюнных желёз и полного набора хромосом дрозофилы из гониальных клеток. Стрелкой указана пара четвёртых хромосом в гониальных клетках (из [2]).
Политенизированная часть четвёртой хромосомы D. melanogaster представлена в значительной степени рыхлыми серыми дисками, что делает её структуру сложной для микроскопического анализа. Маленький размер четвёртой хромосомы и загибание её кончика, который часто имеет тенденцию эктопически связываться с хромоцентром, препятствует её расправлению на давленых препаратах хромосом и затрудняет анализ дискового рисунка. На данный момент не существует детальной общепризнанной цитологической карты четвёртой хромосомы. К. Бриджес разделил политенизиро-ванную часть данной хромосомы на 101 и 102 секции и буквенные подсекции [2], однако, диски внутри подсекций не получили индивидуальных номеров.
У многих видов дрозофилы есть эквивалент хромосомы-точки D. melanogaster. Среди 12 видов дрозофилы, геном которых был отсеквенирован в проекте Drosophila Genome Project, только D. willistoni не обладает узнаваемым F элементом. В большинстве оставшихся видов F элемент аналогичен этому элементу D. melanogaster и является небольшой точечной хромосомой. Единственным исключением в этой группе видов является D. ananassae, где F-элемент представляет собой большую хромосому с двумя плечами [3].
Четвёртая хромосома D. melanogaster имеет размер 4,2 м.п.н., причём политенизируется всего около 1,2 м.п.н. [4]. Четвёртая хромосома является уникальным доменом хроматина дрозофилы, который содержит активные гены (причём плотность генов соответствует эухроматину) и, вместе с этим, обладает многими характеристиками гетерохрома-тина.
В четвёртой хромосоме дрозофилы в нормальных условиях отсутствует рекомбинация. Небольшое количество кроссоверных по четвёртой хромосоме особей было обнаружено в трёх особых ситуациях: у триплоидных самок с двумя четвёртыми хромосомами [5], при наличии мейотических мутаций mei-41 и mei-218 [6], и после тепловой обработки ооцитов [7]. Популяционно - генетические исследования подтвердили очень низкий уровень рекомбинации F элемента, что отражается в общем отсутствии генетической вариации этой хромосомы [8, 9]. Отсутствие кроссинговера приводит к накоплению повторённых последовательностей и
мобильных элементов генома, в частности, четвёртая хромосома наряду с перицентрическим бета-ге-терохроматином содержит большое количество короткой повторённой последовательности DINE-1, часто чередующейся с простыми повторами, как в геноме многих млекопитающих [10]. Плотность повторённых последовательностей в четвёртой хромосоме сходна с таковой в прицентромерном гете-рохроматине [11]. Преимущественно на данной хромосоме концентрируется элемент 1360, который, помимо этого, обнаружен всего в нескольких сайтах генома, в хромоцентре и в основаниях хромосом [12]. Однако этот элемент не является причиной того, что четвёртая хромосома обладает многими свойствами гетерохроматина. С использованием конструкции на основе Р-элемента с одной копией элемента 1360 было показано, что элемента 1360 недостаточно для образования гетерохрома-тина. Элемент 1360 усиливает сайленсинг, возможно, привлекая дополнительные компоненты [13].
Репортёрные гены, которые в составе конструкций с транспозонами встраиваются в четвёртую хромосому, часто демонстрируют эффект положения мозаичного типа [14, 15].
Гены хромосомы-точки имеют больше кодирующих экзонов, более длинные интроны и более низкую температуру плавления ДНК, чем гены в основании 3L хромосомы. Большая часть генов F элемента в процессе эволюции осталась на нём, однако, синтенные блоки здесь имеют меньший размер, чем в среднем по геному, что говорит о более частых инверсиях при менее частых событиях рекомбинации [16].
Ранее был известен только один случай специфической регуляции целой хромосомы, направленный на усиление транскрипционной активности единственной Х хромосомы самцов дрозофилы. Высказывались предположения о том, что эволю-ционно четвёртая хромосома произошла от половой Х хромосомы. Доказательством сходства четвёртой и Х хромосомы является нормальная жизнедеятельность мух, анеуплоидных по четвёртой хромосоме. Особи с дозой четвёртой хромосомы, отличной от двух, также являются жизнеспособными и фертильными, в отличие от анеуплоидии по второй или третьей хромосоме. Возможно, это связано с маленьким размером хромосомы - точки, и с тем, что случайным образом ни один из генов на
четвёртой хромосоме не является летальным в гаплоидном состоянии. Однако возможно, что хроматин четвёртой хромосомы подобно Х хромосоме обладает механизмом, регулирующим работу всей хромосомы в целом [3]. Триплоидность по четвёртой хромосоме увеличивает частоту нерасхождения Х хромосом, что предполагает тенденцию спаривания четвёртой и Х хромосом в мейозе [17].
Подобно белкам дозовой компенсации, специфично «окрашивающим» на препаратах Х хромосомы самцов, уникальной характеристикой четвёртой хромосомы D. melanogaster является белок POF (painting-of-fourth) [18], 55-kDa белок, содержащий мотив, узнающий РНК [19]. Ещё одну связь хромосомы-точки и Х хромосомы демонстрирует вид D. busckii, у которого эти две хромосомы слились. Антитела к белку POF у этого вида дрозофилы на препаратах окрашивают всю Х хромосому самцов, что свидетельствует в пользу того, что четвёртая хромосома могла эволюционно произойти от Х хромосомы и что POF мог быть связан с комплексом системы дозовой компенсации, которую D. melanogaster приспособила для регуляции работы генов четвёртой хромосомы в гетерохроматиновом окружении [18].
При реципрокной транслокации четвёртой хромосомы и дистальной части Х хромосомы POF окрашивает на препаратах только нормальную копию четвёртой хромосомы. Этот результат свидетельствует о том, что для связывания POF необходима определённая последовательность или какая-либо структура в проксимальной части четвёртой хромосомы, после чего происходит распространение белка в дистальном направлении. В случаях, когда транслоцированная четвёртая хромосома спаривается с нормальной копией, транслоциро-ванный гомолог также связывает белок POF, следовательно, этот белок способен распространяться в транс-направлении. Однако, когда на четвёртую хромосому была перенесена 3L хромосома, окрашивание на препаратах антителами к белку POF не распространялось на 3L. Распространение белка POF также зависит от последовательностей или структур четвёртой хромосомы [18].
Связывание POF с F элементом консервативно в роде Drosophila, что показывает функциональную консервативность специфичности этой аутосомы. У D. vmUs и D. smulans вся политенизированная часть четвёртой хромосомы инвертирована по отношению к D. melanogaster, но POF связывается их F элементами, что показывает, что порядок генов не важен для распространения белка от сайта инициации по всей хромосоме [20]. У трёх из девяти исследованных видов (D. busckii, D. ananassae и D. malerkotliana) POF связывается с Х хромосомой самцов и колокализуется с белком системы дозовой компенсации MSL3, что свидетельствует в пользу эволюционной связи POF с дозовой компенсацией. Специфичность связывания белка POF зависит не от его аминокислотной последовательности, а от конкретного вида дрозофилы, поскольку экстрагированный из D. ananassae белок, у которой он окра-
шивает Х хромосому, у D. melanogaster связывается только с четвёртой хромосомой, как и её собственный белок POF [20]. Делеции в промоторной области гена pof приводят к летальности на личиночной стадии [20], поскольку POF вовлечён в механизм регуляции экспрессии генов хромосомы 4 и стимулирует экспрессию генов в гетерохроматиновом окружении.
Картирование распределения POF с помощью метода ChIP показало, что предпочтительно этот белок локализуется внутри транскрибируемой части генов [21,22]. Связывание POF зависит от количества и степени компактности гетерохроматина. Чем меньше степень компактности ГХ (при повышении температуры или при наличии Y хромосомы в сравнении с её отсутствием), тем меньше POF, по данным иммуноокрашивания ПХ, связывается на четвёртой хромосоме [21].
Было показано, что молекулярная функция белка POF заключается в усилении транскрипции генов четвёртой хромосомы. При тепловом шоке личинок дрозофилы на хромосомах происходит перераспределение РНК-полимеразы II, которая уходит с обычных сайтов и связывается с индуцируемыми тепловым шоком генами. Вместе с РНК-полимеразой II с хромосом диссоциирует белок POF. Профили восстановления типичных сайтов связывания этих двух белков очень похожи. Кроме того, в результате обработки S2 клеток и слюнных желёз DRB (реагент, ингибирующий фосфорилиро-вание в С-терминальном домене РНК-полимеразы II), которая приводит к невозможности перехода от инициации к элонгации транскрипции, POF перестаёт быть связанным с четвёртой хромосомой. С помощью РНК-иммунопреципитации было показано, что POF имеет сродство к РНК, причём в значительно более высокой степени к РНК, транскрибируемой с четвертой хромосомы. Таким образом, связывание POF с четвртой хромосомой коррелли-рует с активной транскрипцией и происходит через вновь синтезированную РНК. Этот белок связывается с вновь синтезированной РНК, которая прошла сплайсинг и всё ещё связана с хроматином [23]. Относительное количество транскриптов с четвёртой хромосомы и генов прицентромерных участков выше в цитоплазме, чем в нуклеоплазме, по сравнению с транскриптами других хромосом [23]. Четвёртая хромосома и прицентромерный гетерохро-матин локализуются ближе к ядерной оболочке и ядерным порам [24], в связи с этим время транспортировки РНК от сайта транскрипции до ядерной оболочки сокращается. Отличие транскриптома мутантов pof заключается в уменьшении количества процессированной РНК четвёртой хромосомы. Связываясь с синтезируемой РНК, белок POF может усилять транскрипцию или транспорт через ядерные поры [23].
С улучшением методики иммунодетекции белков на препаратах ПХ было обнаружено, что у D. melanogaster белок POF в некоторых ядрах имеет два дополнительных сайта связывания на Х хромосоме самок в цитологических позициях X:3E и X:10E-F; эти сайты были названы PoX1 и PoX2
(POF-on-X), а также сайт в 31 районе 2L хромосомы самцов и самок [25]. Эти сайты были обнаружены и при полногеномном картировании распределения POF методом иммунопреципитации хроматина [26]. Сайты PoX1 и PoX2 расположены вблизи генов roX1 и roX2, которые кодируют нкРНК, важные для связывания и распространения комплекса, связанного с дозовой компенсацией. Было показано, что PoX сайты являются мишенями POF, функционально отличными от генов четвёртой хромосомы [25].
С хромосомой-точкой ассоциированы такие метки гетерохроматина, как метилирование Н3К9 и белок HP1a. Белок HP1a связывается не только с типичными районами гетерохроматина - центромерами и теломерами, но и с 1,2 м.п.н. политенизиро-ванным участком четвёртой хромосомы. В отличие от хромоцентра, где НР1 распределяется диффузно, в четвёртой хромосоме локализация этого белка демонстрирует исчерченный рисунок [27].
Четвёртая хромосома Drosophila melano-gasterявляется интересным объектом для изучения роли белка HP1a в регуляции экспрессии генов, так как она содержит перемежающиеся домены активного и репрессированного хроматина [13]. Высокий уровень HP1 может вызывать сайленсинг репортёр-ных генов в трансгенных конструкциях, встроенных в четвёртую хромосому, однако в этих участках высокий уровень HP1 не коррелирует со слабой экспрессией генов четвёртой хромосомы [22]. Была исследована линия мух, содержащая встройку Р-транспозона с репортёрным геном white в ген четвёртой хромосомы Dyrk3 возле гена Caps. С последовательностью 70 т.п.н. вокруг генов Dyrk3 и Caps ассоциированы такие типичные метки гетерохро-матина, как белок HP1a и модифицированный ги-стон H3K9me2/3. Эффект положения репортёрного гена свидетельствует о том, что Р-транспозон встроился в район молчащего хроматина, однако, нозерн-блот анализ показал, что Dyrk3 и Caps экс-прессируются. Встройка Р-транспозона не препятствовала инициации транскрипции с промотора Dyrk3, однако, происходила терминация транскрипции в начале Р-элемента. Оказалось, что HP1a является необходимым фактором для поддержания открытого состояния хроматина в области промотора гена Dyrk3 и, одновременно, для подавления экспрессии репортёрного гена встроенной в этот ген конструкции на основе Р-элемента. По данным ПЦР в реальном времени, на фоне отсутствия HP1a экспрессия трансгена активируется; вместе с этим, как это ни парадоксально, экспрессия Dyrk3 и Caps снижается. Было обнаружено, что промоторы Dyrk3 и Caps содержат сайты гиперчувствительности к ДНказе I. На фоне отсутствия HP1a промоторы Dyrk3 и Caps становятся менее доступными для ДНказы I, а также для рестриктазы AvaII, что показывает неожиданную роль белка HP1a, ассоциируемого с гетерохроматином, в создании открытого состояния хроматина [28].
Таким образом, ОТЫ-зависимая экспрессия генов и НР1а-зависимая репрессия трансгенов мо-
гут происходить в одном и том же геномном ло-кусе. Промоторы генов, обычно находящихся в репрессивном окружении, удерживаются в открытой конформации, только если они упакованы в хроматин, содержащий НР1а, причём транскрипция таких генов не отменяется меткой Н3К9те2 [28]. НР1а имеет свойство димеризоваться, взаимодействуя с таким же белком, связанным с пространственно отдалённой нуклеосомой, что приводит к образованию петель хроматина [29]. Такие петли могут способствовать экспрессии через сближение промоторов генов, расположенных в гетерохрома-тине, с дистальными энхансерами [28]. Специфическое высокое обогащение НР1а кодирующих частей активно транскрибируемых генов на четвёртой хромосоме положительно регулирует экспрессию генов, содействуя элонгации транскрипции и подавляя паузирование РНК-полимеразы в 5" концах генов [30].
НР1а связывается с промоторами и внутри тел активных генов. Было показано, что на фоне мутаций соответствующих ГМТ белок ОТЫ не связывается в телах генов, в то время как пики связывания этого белка в промоторах этих генов сохраняются. Связывание НР1а в промоторах активных генов не зависит от Н3К9те и POF; скорее, оно связано с белком НР2, так как пики связывания НР1а в промоторах и пики связывания НР2 очень хорошо соответствуют друг другу. Результаты подтверждают гипотезу, в которой НР1а вначале связывается с высоким сродством независимо от Н3К9те в промоторах активных генов, а затем распространяется через метилирование Н3К9 и петлевые контакты с H3K9me [31].
Распределение ОТ1 совпадает с распределением POF с тем отличием, что ОТ 1 имеет более высокий базальный уровень обогащения в межгенных интервалах четвертой хромосомы и демонстрирует дополнительный пик в промоторной области. Количество этих двух белков коррелирует с уровнем транскрипции генов. Количество POF коррелли-рует не только с уровнем экспрессии, но также зависит от типа клеток, то есть, участки локализации генов с более высокой экспрессией в S2 клетках, чем в слюнных железах, связывают больше белка POF в S2 клетках, чем в слюнных железах [22]. Кроме того, связывание POF и ОТ1 с четвёртой хромосомой взаимозависимо: мутанты Pof связывают меньше ОТ1 на четвёртой хромосоме, мутанты ОТ1 связывают меньше POF. По данным иммуноокра-шивания, белки POF и ОТ1 колокализуются в определённых структурах четвёртой хромосомы. По данным экспериментов с РНК-интерференцией, экспрессия генов по всей длине четвёртой хромосомы понижается в отсутствие POF и повышается в отсутствие ОТ1. Таким образом, существует механизм, обеспечивающий баланс действия белков POF и НР1, который обеспечивает тонкую настройку экспрессии генов на четвёртой хромосоме [21].
НР1 взаимодействует с ди- и триметилирован-ным гистоном Н3К9 [32] и с гистонметилтрансфе-разой, вносящей эти модификации [33]. У
Drosophila НР1 взаимодействует с H3K9 мети-лтрансферазой SU(VAR)3-9 [33], которая не отвечает за модификацию гистона на четвёртой хромосоме. Политенные хромосомы мутантов Su(var)3-9 обеднены диметилированным гистоном H3K9 во всех хромосомах, кроме четвёртой. Причиной является наличие специфической для четвёртой хромосомы Н3К9 метилтрансферазы dSETDBl [34, 35, 36].
Ген белка dSETDB 1 также имеет название egg, его функционирование является необходимым для жизнеспособности дрозофилы. Этот ген имеет ор-тологи у мыши и человека [37]. Он содержит консервативный каталитический SET домен, общий для большинства гистонметилтрансфераз [34]. Кроме того, dSETDBl вовлечён в репрессию трансгенов, встроенных в четвёртую хромосому [35].
В нескольких работах по созданию мутантных аллелей гена egg было показано, что этот ген является очень важным для жизнеспособности мух. Ин-серция Р элемента в этот ген приводит к изменению фенотипа крыльев и глазных омматидиев мух и существенному снижению жизнеспособности. Полученная при помощи метода FLP-FRT линия с полной делецией dSETDBl""11 в гомозиготном состоянии имела тот же фенотип крыльев и более ярко выраженную летальность. Одинаковый фенотип гипоморфной и нуль-мутации свидетельствует о том, что для развития мухи критичным является определённый порог уровня экспрессии dSETDBl [36]. Гомозиготные мутанты dSetdb1101a с делецией с 421 по 1,261 аминокислотный остаток погибают на стадии куколки, однако морфология политенных хромосом личинок нормальная. Гомозиготы dSetdb1101a могут быть спасены и доживают до стадии имаго при экспрессии трансгенного участка белка dSetdb1421-1261. Спасённые самки, в отличие от самцов, стерильны, следовательно, белок dSetdb1421-1,261 является частично функциональным [35]. Стерильность самок dSetdb1101a согласуется с тем фактом, что dSETDB1 играет важную роль в оо-генезе [34]. РНК-интерференция dSETDB1 под контролем драйвера ACT5C-GAL4 привела к дефектам на уровне целого организма. Личинки с нокдауном dSETDB1KD ползают и питаются более медлительно, чем личинки дикого типа. Лишь небольшое количество имаго вылупляется в конце развития куколок, из них не все могут до конца расправить крылья. Взрослые мухи линии dSETDB1KD имеют короткий срок жизни и часто погибают на второй день после вылупления. У самок снижена плодовитость. На самцов нокдаун dSETDB1 влияет более сильно, так как они выживают существенно меньше. Эти результаты свидетельствуют о критической важности функций dSETDB1 для нормального развития [38].
Не только отсутствие функционального белка dSETDB 1 приводит к нарушениям развития дрозофилы. Оверэкспрессия dSETDB1421-1,261 является летальной и приводит к увеличению метилирования H3K9 и дополнительному привлечению HP1. Гомозиготы с повсеместной оверэкспрессией погибают
на стадии куколки, гетерозиготы выживают и являются фертильными. Политенные хромосомы личинок с оверэкспрессией демонстрируют нарушения морфологии: они более тонкие, хромоцентр выглядит разрыхленным и дезорганизованным. Возможно, такие дефекты организации хроматина являются причиной летальности [35].
dSETDB1 влияет на глобальную регуляцию экспрессии генов четвёртой хромосомы. Сравнительный анализ на микрочипах мРНК мух дикого типа и линии dSETDB1GS7132, содержащей встройку Р-элемента возле сайта инициации транскрипции dSETDB1, показал, что отсутствие функционального белка dSETDB1 вызывает снижение уровня экспрессии большей части (73%) генов четвёртой хромосомы. Хотя степень сокращения невелика для отдельных генов, общее снижение экспрессии генов четвертой хромосомы очевидно по сравнению с хромосомами X, 2 и 3 [36].
Путём иммунолокализации на политенных хромосомах было показано, что антитела к H3K9me2 и HP1 связываются существенно меньше на четвёртой хромосоме гомозигот dSetdb1101a по сравнению с диким типом, в отличие от теломер и центромеры, которые у мутантов окрашены на том же уровне. Следовательно, ферменты SU(VAR)3-9 и dSETDB1 функционируют независимо друг от друга, и dSETDB1 является уникальной гистонме-тилтрансферразой, вносящей диметильные метки на четвёртой хромосоме дрозофилы [35]. Кроме того, на фоне мутаций в dSETDB1 существенно уменьшается окрашивание четвёртой хромосомы антителами к уникальному белку четвёртой хромосомы POF, что позволяет предположить существование механизма, в котором dSETDB1 контролирует воздействие HP1 и POF на четвёртую хромосому [36].
dSETDB1 является необходимым фактором для репрессии трансгенов, встроенных в четвёртую хромосому. У гомозиготных мутантов dSETDB1421-1,261 наблюдается сильная экспрессия репортёрного гена white, встраиваемого в составе конструкции с транспозоном [35]. Кроме того, в линии dSETDB1KD также наблюдается активация таких репортёрных генов, в то время как мутация в гене другой гистон-метилтрансферазы, Su(var)3-906, напротив, усиливает их репрессию. Соответственно, мутантный белок SU(VAR)3-9, в отличие от dSETDB1, является энхансером эффекта положения для трансгенов в четвёртой хромосоме. Последний факт может быть вызван перераспределением компонентов гетеро-хроматина, высвобожденных вследствие потери мишеней в прицентромерной области [39, 38].
Таким образом, четвёртая хромосома является особым доменом хроматина D. melanogaster, для поддержания эпигенетического состояния которого используется уникальная для этой аутосомы система регуляции генов. Вероятно, существует интерактивная сеть эпигенетической регуляции хроматина четвёртой политенной хромосомы, в которой dSETDB 1, HP1 и POF действуют сбалансированно относительно их связывания с
четвёртой хромосомой и воздействия на модификацию гистонов и экспрессию генов этой хромосомы. Исследование четвёртой хромосомы позволит понять, каким образом гены могут функционировать в бивалентном хроматине, сочетающем свойства эу- и гетерохроматина.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Muller H. J. Bearings of the Drosophila work in systematics. (Article in The New Systematics edited by JS Huxley. Oxford. - 1940. С. 185-268.
2. Bridges C. B. Salivary chromosome maps: with a key to the banding of the chromosomes of Drosophila melanogaster //Journal of Heredity. - 1935. -Т. 26. - №. 2. - С. 60-64..
3. Riddle N. C., Elgin S. C. R. The dot chromosome of Drosophila: insights into chromatin states and their change over evolutionary time //Chromosome Research. - 2006. - Т. 14. - №. 4. - С. 405-416.
4. Locke J., McDermid H. E. Analysis of Dro-sophila chromosome4 using pulsed field gel electro-phoresis //Chromosoma. - 1993. - Т. 102. - №. 10. -С. 718-723.
5. Sturtevant A. H. A map of the fourth chromosome of Drosophila melanogaster, based on crossing over in triploid females //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1951. - Т. 37. - №. 7. - С. 405-407.
6. Sandler L., Szauter P. The effect of recombination-defective meiotic mutants on fourth-chromosome crossing over in Drosophila melanogaster//Ge-netics. - 1978. - Т. 90. - №. 4. - С. 699-712.
7. Grell R. F. Induction of sex chromosome nondisjunction by elevated temperature //Mutation research. - 1971. - Т. 11. - №. 3. - С. 347-349.
8. Jensen M. A., Charlesworth B., Kreitman M. Patterns of genetic variation at a chromosome 4 locus of Drosophila melanogasterand D. simulans //Genetics.
- 2002. - Т. 160. - №. 2. - С. 493-507.
9. Sheldahl L. A., Weinreich D. M., Rand D. M. Recombination, dominance and selection on amino acid polymorphism in the Drosophila genome: contrasting patterns on the X and fourth chromosomes //Genetics. - 2003. - Т. 165. - №. 3. - С. 1195-1208.
10. Locke J. et al. The characterization of DINE-1, a short, interspersed repetitive element present on chromosome and in the centric heterochromatin of Drosophila melanogaster//Chromosoma. - 1999. - Т. 108.
- №. 6. - С. 356-366.
11. Slawson E. E. et al. Comparison of dot chromosome sequences from D. melanogaster and D. virilis reveals an enrichment of DNA transposon sequences in heterochromatic domains //Genome biology. - 2006. -Т. 7. - №. 2. - С. R15.
12. Kholodilov N. G. et al. Intercalary heterochro-matin in Drosophila. III. Homology between DNA sequences from the Y chromosome, bases of polytene chromosome limbs, and chromosome 4 of D. melanogaster. //Chromosoma. - 1988. - Т. 97. - №. 3. - С. 247-253.
13. Riddle N. C., Shaffer C. D., Elgin S. C. R. A lot about a little dot—lessons learned from Drosophila
melanogasterchromosome 4 //Biochemistry and Cell Biology. - 2009. - T. 87. - №. 1. - C. 229-241.
14. Wallrath L. L., Elgin S. C. Position effect variegation in Drosophila is associated with an altered chromatin structure //Genes & development. - 1995. -T. 9. - №. 10. - C. 1263-1277.
15. Wallrath L. L. et al. DNA representation of variegating heterochromatic P-element inserts in dip-loid and polytene tissues of Drosophila melano-gaster//Chromosoma. - 1996. - T. 104. - №. 7. - C. 519-527.
16. Leung W. et al. Drosophila Muller F elements maintain a distinct set of genomic properties over 40 million years of evolution //G3 : Genes, Genomes, Genetics. - 2015. - T. 5. - №. 5. - C. 719-740.
17. Sandler L., Novitski E. Evidence for genetic homology between chromosomes I and IV in Drosophila melanogaster, with a proposed explanation for the crowding effect in triploids //Genetics. - 1956. - T. 41.
- №. 2. - C. 189-193.
18. Larsson J. et al. Painting of fourth, a chromosome-specific protein in Drosophila //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2001. - T. 98. -№. 11. - C. 6273-6278.
19. Johansson A. M. et al. POF regulates the expression of genes on the fourth chromosome in Drosophila melanogasterby binding to nascent RNA //Molecular and cellular biology. - 2012. - T. 32. - №. 11.
- C. 2121-2134.
20. Larsson J. et al. Painting of fourth in genus Drosophila suggests autosome-specific gene regulation //Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2004. - T. 101. - №. 26. - C. 9728-9733.
21. Johansson A. M. et al. Painting of fourth and chromosome-wide regulation of the 4th chromosome in Drosophila melanogaster//The EMBO journal. - 2007.
- T. 26. - №. 9. - C. 2307-2316.
22. Johansson A. M. et al. POF and HP1 bind expressed exons, suggesting a balancing mechanism for gene regulation //PLoS genetics. - 2007. - T. 3. - №. 11. - C. e209.
23. Johansson A. M. et al. POF regulates the expression of genes on the fourth chromosome in Drosophila melanogaster by binding to nascent RNA //Molecular and cellular biology. - 2012. - T. 32. - №. 11.
- C. 2121-2134.
24. Lanctôt C. et al. Dynamic genome architecture in the nuclear space: regulation of gene expression in three dimensions //Nature Reviews Genetics. - 2007. -T. 8. - №. 2. - C. 104.
25. Lundberg L. E. et al. Targeting of Painting of fourth to roX1 and roX2 proximal sites suggests evolutionary links between dosage compensation and the regulation of the fourth chromosome in Drosophila melanogaster//G3: Genes, Genomes, Genetics. - 2013.
- T. 3. - №. 8. - C. 1325-1334.
26. Johansson A. M., Larsson J. Genome-wide mapping of Painting of fourth on Drosophila melano-gastersalivary gland polytene chromosomes //Genomics data. - 2014. - T. 2. - C. 63-65.
27. James T. C. et al. Distribution patterns of HP1, a heterochromatin-associated nonhistone chromosomal
protein of Drosophila //European journal of cell biology. - 1989. - T. 50. - №. 1. - C. 170-180.
28. Cryderman D. E., Vitalini M. W., Wallrath L. L. Heterochromatin protein 1a is required for an open chromatin structure //Transcription. - 2011. - T. 2. -№. 2. - C. 95-99.
29. Li Y. et al. Effects of tethering HP1 to euchro-matic regions of the Drosophila genome //Development. - 2003. - T. 130. - №. 9. - C. 1817-1824.
30. Riddle N. C. et al. Enrichment of HP1a on Drosophila chromosome 4 genes creates an alternate chromatin structure critical for regulation in this heter-ochromatic domain //PLoS genetics. - 2012. - T. 8. -№. 9. - C. e1002954.
31. Figueiredo M. L. A. et al. HP1a recruitment to promoters is independent of H3K9 methylation in Dro-sophila melanogaster//PLoS genetics. - 2012. - T. 8. -№. 11. - C. e1003061.
32. Lachner M. et al. Methylation of histone H3 lysine 9 creates a binding site for HP1 proteins //Nature.
- 2001. - T. 410. - №. 6824. - C. 116.
33. Schotta G. et al. Central role of Drosophila SU (VAR) 3-9 in histone H3-K9 methylation and hetero-chromatic gene silencing //The EMBO journal. - 2002.
- T. 21. - №. 5. - C. 1121-1131.
34. Clough E. et al. Histone methylation is required for oogenesis in Drosophila //Development. -2007. - T. 134. - №. 1. - C. 157-165.
35. Seum C. et al. Drosophila SETDB1 is required for chromosome 4 silencing //PLoS genetics. - 2007. -T. 3. - №. 5. - C. e76.
36. Tzeng T. Y. et al. Epigenetic regulation of the Drosophila chromosome 4 by the histone H3K9 me-thyltransferase dSETDB 1 //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2007. - T. 104. - №. 31. - C. 12691-12696.
37. Stabell M. et al. The Drosophila SET domain encoding gene dEset is essential for proper development //Hereditas. - 2006. - T. 143. - №. 2006. - C. 177-188.
38. Brower-Toland B. et al. Multiple SET methyl-transferases are required to maintain normal hetero-chromatin domains in the genome of Drosophila mela-nogaster//Genetics. - 2009. - T. 181. - №. 4. - C. 13031319.
39. Haynes K. A., Gracheva E., Elgin S. C. R. A distinct type of heterochromatin within Drosophila melanogasterchromosome 4 //Genetics. - 2007. - T. 175. - №. 3. - C. 1539-1542.
