Эпигенетика - [62]
>Рис. 4.6. Этапы сборки теломерного гетерохроматина
>ЭТАП 1.Рекрутирование Sir4, затем Sir2 и Sir3 связанным с теломерами Rap1. Нателомерах Rap1 и yKuрекрутируют Sir4даже в отсутствии Sir2 и Sir3. Только Sir4 может быть рекрутирован в отсутствии остальных Sir-белков, причем его связыванию препятствуют Rifl и Rif2 (Mishra and Shore 1999).
>ЭТАП 2.Опосредованное Sir2 деацетилирование гистона H4K16. Sir4-Sir2 и Sir4-Sir3 активно взаимодействуют, образуя Sir-комплексы по длине TG-повторов. НАД-зависимая гистон-деацетилазная активность Sir2 стимулируется образующимися комплексами и деанетилирует К16 остаток гистона Н4 в близлежащих нуклеосомах.
>ЭТАП 3.Распространение SIR-комплекса по нуклеосомам. SIR-комплексы распространяются по нуклеосомам, возможно, с использованием О-ацетил-АДФ-рибозных интермедиатов, образующихся в результате НАД-гидролиза (Liou et al. 2005). Sir3 и Sir4 связываются с деацетилированными хвостами гистона Н4. Хотя деацетилированный N-концевой хвост гистона H3 также связывает белки Sir3 и Sir4, он не показан.
>ЭТАП 4.Свертывание «молчащей» теломеры в структуру более высокого уровня. «Молчащий» хроматин «созревает» в конце М-фазы с образованием недоступной структуры. Этот процесс может включать более высокие уровни свертывания и связывание с ядерной оболочкой.
5.1. НМ гетерохроматин
«Молчащие» локусы типов спаривания HML и HMR ограничены по бокам короткими последовательностями ДНК — сайленсерами, обозначаемыми как Е (essential — существенный) и I (important — важный; рис. 4.36, в).
Сайленсеры содержат участки связывания, как минимум, двух полифункциональных ядерных факторов, а именно Rap1 и Abf1, а также ориджин-узнающего комплекса (origin recognition complex — ORC) (Brand et al., 1987). Хотя делепия HMR-E, содержащего все три участка узнавания, гораздо сильнее влияет на сайленсинг, чем делеция HMR-1, содержащего лишь два из них, каждый из сайленсеров в локусах HMR и HML может служить специфическим сайтом нуклеации для связывания репрессирующего Sir-комплекса и последующего распространения белков Sir на лежащие между сайленсерами нуклеосомы. Показано, что между молекулами Rap1, ассоциированными с разными участками связывания in vitro, существуют непосредственные физические контакты. Это свидетельствует о том, что факторы, ассоциированные с сайленсерами Е и I, могут взаимодействовать друг с другом путем «выпетливания» лежащего между ними репрессированного домена. Такая модель легко объясняет наличие кооперативного эффекта этих сайленсеров на инициацию репрессии (Hofmann et al., 1989).
Избыточность функции сайленсерных элементов является характерной чертой гетерохроматиновой репрессии и наблюдается также внутри самих сайленсеров. Факторы транскрипции общего назначения Rap1 и Abf1, а также ориджин-узнающий комплекс ORC, обеспечивающий посадку пререпликативного комплекса на ориджины репликации, функционально дублируют друг друга. Как показали эксперименты с делециями, сайтов связывания любых двух из этих факторов достаточно для сайленсинга (Brand et al., 1987), хотя сколько-нибудь существенного структурного сходства между Rap1, Abf1 и ORC не обнаружено. Их функциональная избыточность объясняется рекрутируемыми (вовлекаемыми) ими белками. Например, Rap1 рекрутирует белок Sir4 в области сайленсеров НМ и теломер, Abf1 взаимодействует с Sir3, а ORC имеет высокое сродство к Sir1, специфическому для репрессии локусов НМ фактору SIR (см. обзор Rusche et al., 2003). Сам Sir1 непосредственно взаимодействует с N-концом Sir4, образуя мостик между ORC и комплексом SIR2-3-4. Таким образом, разные связывающиеся с сайленсерами факторы приводят к рекрутированию Sir4, а затем и комплекса SIR2-3-4, необходимого для репрессии во всех случаях. Видимая избыточность между Rap1, Abf1 и ORC (в сайленсерах), а также гетеродимера Ки (в области теломер, см. ниже), может быть связана с их способностью инициировать репрессию с помощью прямых контактов с разными компонентами комплекса SIR.
Следует заметить, что Sir1 участвует скорее в формировании гетерохроматиновой репрессии, чем ее поддержании. После установки репрессированного состояния участия Sir1 уже не требуется (Pillus and Rine, 1989). Его важная роль в установке репрессии была показана путем пришивки к нему ДНК-связывающего домена Gal4. При замещении сайленсера HMR-Е сайтами связывания Gal4 такой химерный GBD-Sir1 белок эффективно инициирует репрессию в отсутствии самого сайленсера и узнающего его фактора (Chien et al., 1993). Однако такая репрессия все равно требует участия остальных белков Sir и сохранности гистоновых хвостов. Следовательно одной из основных функций сайленсер-связывающих факторов является рекрутирование белка Sir1, который, в свою очередь, инициирует репрессию, рекрутируя другие Sir-белки во взаимодействия с близлежащими нуклеосомами. Это подтверждается и данными о том, что, в отличие от других Sir-белков, Sir1 не распространяется с комплексом SIR за пределы сайленсеров (рис. 4.5) (Rusche et al., 2002).
