Белок CG10543 принимает участие в регуляции транскрипции экдизон-зависимых генов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Несмотря на растущее количество данных о свойствах ориджинов репликации, молекулярные механизмы, лежащие в основе позиционирования комплекса ORC в геноме, ясны не до конца. Высказано предположение, что ключевыми факторами, определяющими позиционирование ORC в геноме, являются ДНК-связывающие белки, которые формируют различные регуляторные элементы ДНК, включая инсуляторы, промоторы и энхансеры, что обеспечивает связь программы репликации с различными уровнями регуляции транскрипции. Первым примером таких белков стал обнаруженный нами ранее белок Su(Hw). В ходе дальнейших работ был идентифицирован еще ряд ДНК-связывающих белков, включая CG10543, которые могут отвечать за формирование соответствующих регуляторных элементов и привлечения транскрипционных и репликационных комплексов на свои сайты связывания. Показано, что белок CG10543 дрозофилы взаимодействует c деубиквитинирующим (DUB) модулем комплекса SAGA. Сайты связывания белка CG10543 расположены преимущественно в промоторных областях активных генов и колокализуются с комплексами модификации и ремоделирования хроматина SAGA и dSWI/SNF, а также с репликационным комплексом ORC. С целью изучения роли белка CG10543 в регуляции транскрипции провели RNA-Seq-эксперимент в клетках S2 дрозофилы как в норме, так и при РНК-интерференции CG10543. Показали, что белок CG10543 влияет на транскрипцию 469 генов, причем существенная часть этих генов (23%) относится к экдизон-зависимым. Экдизон – это основной стероидный гормон дрозофилы, ответственный за метаморфоз и оказывающий существенное влияние на экспрессию множества генов в процессе развития дрозофилы. Нами показано, что сайты CG10543 колокализуются с белком CBP и гистоновой меткой H3K27Ac, что характерно для активных регуляторных элементов. Белок CG10543 также колокализуется с белком CP190, что может свидетельствовать о регуляции транскрипции посредством дальних взаимодействий между регуляторными элементами.

Об авторах

Н. Е. Воробьева

Институт биологии гена Российской академии наук

Москва, 119334 Россия

Ю. В. Николенко

Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта Российской академии наук

Москва, 119991 Россия

А. Н. Краснов

Институт биологии гена Российской академии наук

Email: krasnov@genebiology.ru
Москва, 119334 Россия

Список литературы

  1. Orphanides G., Reinberg D. (2002) A unified theory of gene expression. Cell. 108, 439–451.
  2. van Bemmel J.G., Pagie L., Braunschweig U., Brugman W., Meuleman W., Kerkhoven R.M., van Steensel B. (2010) The insulator protein SU(HW) fine-tunes nuclear lamina interactions of the Drosophila genome. PLoS One. 5, e15013.
  3. Rando O.J., Chang H.Y. (2009) Genome-wide views of chromatin structure. Annu. Rev. Biochem. 78, 245–271.
  4. Tchurikov N.A., Krasnov A.N., Ponomarenko N.A., Golova Y.B., Chernov B.K. (1998) Forum domain in Drosophila melanogaster cut locus possesses looped domains inside. Nucl. Acids Res. 26, 3221–3227.
  5. Mechali M. (2010) Eukaryotic DNA replication origins: many choices for appropriate answers. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 11, 728–738.
  6. Masai H., Matsumoto S., You Z., Yoshizawa-Sugata N., Oda M. (2010) Eukaryotic chromosome DNA replication: where, when, and how? Annu. Rev. Biochem. 79, 89–130.
  7. MacAlpine H.K., Gordan R., Powell S.K., Hartemink A.J., MacAlpine D.M. (2010) Drosophila ORC localizes to open chromatin and marks sites of cohesin complex loading. Genome Res. 20, 201–211.
  8. Deal R.B., Henikoff J.G., Henikoff S. (2010) Genome-wide kinetics of nucleosome turnover determined by metabolic labeling of histones. Science. 328, 1161–1164.
  9. Euskirchen G.M., Auerbach R.K., Davidov E., Gianoulis T.A., Zhong G., Rozowsky J., Bhardwaj N., Gerstein M.B., Snyder M. (2011) Diverse roles and interactions of the SWI/SNF chromatin remodeling complex revealed using global approaches. PLoS Genet. 7, e1002008.
  10. Eaton M.L., Prinz J.A., MacAlpine H.K., Tretyakov G., Kharchenko P.V., MacAlpine D.M. (2011) Chromatin signatures of the Drosophila replication program. Genome Res. 21, 164–174.
  11. MacAlpine D.M., Rodriguez H.K., Bell S.P. (2004) Coordination of replication and transcription along a Drosophila chromosome. Genes Dev. 18, 3094–3105.
  12. Balasov M., Huijbregts R.P., Chesnokov I. (2007) Role of the Orc6 protein in origin recognition complex-dependent DNA binding and replication in Drosophila melanogaster. Mol. Cell Biol. 27, 3143–3153.
  13. Kim J.C., Nordman J., Xie F., Kashevsky H., Eng T., Li S., MacAlpine D.M., Orr-Weaver T.L. (2011) Integrative analysis of gene amplification in Drosophila follicle cells: parameters of origin activation and repression. Genes Dev. 25, 1384–1398.
  14. Мазина М.Ю., Воробьева Н.Е., Краснов А.Н. (2013) Способность Su(Hw) создавать платформу для формирования ориджинов репликации не зависит от типа окружающего хроматина. Цитология. 55, 218–224.
  15. Vorobyeva N.E., Erokhin M., Chetverina D., Krasnov A.N., Mazina M.Y. (2021) Su(Hw) primes 66D and 7F Drosophila chorion genes loci for amplification through chromatin decondensation. Sci. Rep. 11, 16963.
  16. Vorobyeva N.E., Krasnov A.N., Erokhin M., Chetverina D., Mazina M. (2024) Su(Hw) interacts with Combgap to establish long-range chromatin contacts. Epigenetics Chromatin. 17, 17.
  17. Фурсова Н.А., Николенко Ю.В., Сошникова Н.В., Мазина М.Ю., Воробьева Н.Е., Краснов А.Н. (2018) Белок CG9890 с доменами цинковых пальцев – новый компонент ENY2-содержащих комплексов дрозофилы. Acta Naturae. 10, 110–114.
  18. Николенко Ю.В., Куршакова М.М., Копытова Д.В., Вдовина Ю.А., Воробьева Н.Е., Краснов А.Н. (2024) Белки AEF1 и CG10543 дрозофилы, содержащие домены цинковых пальцев, колокализуются с комплексами SAGA, SWI/SNF и ORC на промоторах генов и участвуют в регуляции транскрипции. Молекуляр. биология. 58, 619‒626.
  19. Николенко Ю.В., Куршакова М.М., Копытова Д.В., Вдовина Ю.А., Воробьева Н.Е., Краснов А.Н. (2024) Белок CG9609 дрозофилы, содержащий домены цинковых пальцев, взаимодействует c деубиквитинирующим (DUB) модулем комплекса SAGA и участвует в регуляции транскрипции. Молекуляр. биология. 58, 612–618.
  20. Thummel C.S. (1996) Flies on steroids – Drosophila metamorphosis and the mechanisms of steroid hormone action. Trends Genet. 12, 306–310.
  21. Ou Q., King-Jones K. (2013) What goes up must come down: transcription factors have their say in making ecdysone pulses. Curr. Top. Dev. Biol. 103, 35–71.
  22. Shlyueva D., Stelzer C., Gerlach D., Yanez-Cuna J.O., Rath M., Boryn L.M., Arnold C.D., Stark A. (2014) Hormone-responsive enhancer-activity maps reveal predictive motifs, indirect repression, and targeting of closed chromatin. Mol. Cell. 54, 180–192.
  23. Mazina M.Y., Kovalenko E.V., Derevyanko P.K., Nikolenko J.V., Krasnov A.N., Vorobyeva N.E. (2018) One signal stimulates different transcriptional activation mechanisms. Biochim. Biophys. Acta. 1861, 178–189.
  24. Mazina M.Y., Nikolenko J.V., Fursova N.A., Nedil’ko P.N., Krasnov A.N., Vorobyeva N.E. (2015) Early-late genes of the ecdysone cascade as models for transcriptional studies. Cell Cycle. 14, 3593–3601.
  25. Мазина М.Ю., Кочерыжкина Е.В., Николенко Ю.В., Краснов А.Н., Георгиева С.Г., Воробьева Н.Е. (2017) Ядерные рецепторы ECR, USP, E75, DHR3 и ERR регулируют транскрипцию генов экдизонового каскада. Доклады Академии наук. 473, 736–738.
  26. Krasnov A.N., Evdokimova A.A., Mazina M.Y., Erokhin M., Chetverina D., Vorobyeva N.E. (2023) Coregulators reside within Drosophila ecdysone-inducible loci before and after ecdysone treatment. Int. J. Mol. Sci. 24(14), 11844.
  27. Cheng D., Dong Z., Lin P., Shen G., Xia Q. (2022) Transcriptional activation of ecdysone-responsive genes requires H3K27 acetylation at enhancers. Int. J. Mol. Sci. 23(18), 10791.
  28. Trapnell C., Hendrickson D.G., Sauvageau M., Goff L., Rinn J.L., Pachter L. (2013) Differential analysis of gene regulation at transcript resolution with RNA-seq. Nat. Biotechnol. 31, 46–53.
  29. Ramirez F., Ryan D.P., Gruning B., Bhardwaj V., Kilpert F., Richter A.S., Heyne S., Dundar F., Manke T. (2016) DeepTools2: a next generation web server for deep-sequencing data analysis. Nucl. Acids Res. 44, W160‒165.
  30. McKay D.J., Lieb J.D. (2013) A common set of DNA regulatory elements shapes Drosophila appendages. Dev. Cell. 27, 306‒318.
  31. Bag I., Chen S., Rosin L.F., Chen Y., Liu C.Y., Yu G.Y., Lei E.P. (2021) M1BP cooperates with CP190 to activate transcription at TAD borders and promote chromatin insulator activity. Nat. Commun. 12, 4170.
  32. Sabirov M., Popovich A., Boyko K., Nikolaeva A., Kyrchanova O., Maksimenko O., Popov V., Georgiev P., Bonchuk A. (2021) Mechanisms of CP190 interaction with architectural proteins in Drosophila melanogaster. Int. J. Mol. Sci. 22(22), 12400.
  33. Chen D., Lei E.P. (2019) Function and regulation of chromatin insulators in dynamic genome organization. Curr. Opin. Cell Biol. 58, 61–68.
  34. Kahn T.G., Savitsky M., Kuong C., Jacquier C., Cavalli G., Chang J.M., Schwartz Y.B. (2023) Topological screen identifies hundreds of Cp190- and CTCF-dependent Drosophila chromatin insulator elements. Sci. Adv. 9, eade0090.
  35. Cavalheiro G.R., Girardot C., Viales R.R., Pollex T., Cao T.B.N., Lacour P., Feng S., Rabinowitz A., Furlong E.E.M. (2023) CTCF, BEAF-32, and CP190 are not required for the establishment of TADs in early Drosophila embryos but have locus-specific roles. Sci. Adv. 9, eade1085.
  36. Kaushal A., Dorier J., Wang B., Mohana G., Taschner M., Cousin P., Waridel P., Iseli C., Semenova A., Restrepo S., Guex N., Aiden E.L., Gambetta M.C. (2022) Essential role of Cp190 in physical and regulatory boundary formation. Sci. Adv. 8, eabl8834.
  37. Mazina M.Y., Ziganshin R.H., Magnitov M.D., Golovnin A.K., Vorobyeva N.E. (2020) Proximity-dependent biotin labelling reveals CP190 as an EcR/Usp molecular partner. Sci. Rep. 10, 4793.
  38. Wood A.M., Van Bortle K., Ramos E., Takenaka N., Rohrbaugh M., Jones B.C., Jones K.C., Corces V.G. (2011) Regulation of chromatin organization and inducible gene expression by a Drosophila insulator. Mol. Cell. 44, 29–38.
  39. Ahanger S.H., Gunther K., Weth O., Bartkuhn M., Bhonde R.R., Shouche Y.S., Renkawitz R. (2014) Ectopically tethered CP190 induces large-scale chromatin decondensation. Sci. Rep. 4, 3917.
  40. Bartkuhn M., Straub T., Herold M., Herrmann M., Rathke C., Saumweber H., Gilfillan G.D., Becker P.B., Renkawitz R. (2009) Active promoters and insulators are marked by the centrosomal protein 190. EMBO J. 28, 877–888.
  41. Kwon S.Y., Grisan V., Jang B., Herbert J., Badenhorst P. (2016) Genome-wide mapping targets of the metazoan chromatin remodeling factor NURF reveals nucleosome remodeling at enhancers, core promoters and gene insulators. PLoS Genet. 12, e1005969.
  42. Chen S., Rosin L.F., Pegoraro G., Moshkovich N., Murphy P.J., Yu G., Lei E.P. (2022) NURF301 contributes to gypsy chromatin insulator-mediated nuclear organization. Nucl. Acids Res. 50, 7906–7924.
  43. Bohla D., Herold M., Panzer I., Buxa M.K., Ali T., Demmers J., Kruger M., Scharfe M., Jarek M., Bartkuhn M., Renkawitz R. (2014) A functional insulator screen identifies NURF and dREAM components to be required for enhancer-blocking. PLoS One. 9, e107765.
  44. Ali T., Kruger M., Bhuju S., Jarek M., Bartkuhn M., Renkawitz R. (2017) Chromatin binding of Gcn5 in Drosophila is largely mediated by CP190. Nucl. Acids Res. 45, 2384‒2395.
  45. Vo Ngoc L., Kassavetis G.A., Kadonaga J.T. (2019) The RNA polymerase II core promoter in Drosophila. Genetics. 212, 13–24.
  46. Haberle V., Stark A. (2018) Eukaryotic core promoters and the functional basis of transcription initiation. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 19, 621–637.
  47. Sloutskin A., Shir-Shapira H., Freiman R.N., Juven-Gershon T. (2021) The core promoter is a regulatory hub for developmental gene expression. Front. Cell Dev. Biol. 9, 666508.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».