Чарльз Эллис - Эпигенетика

Paschka A.G., Jonsson F., Maier V., Mollenbeck M., Paeschke K., Postberg J., Rupprecht S., and Lipps H.J. 2003. The use of RNAi to analyze gene function in spirotrichous ciliates. Eur. J. Protistol 39: 449-454.

Philippe H., Germot A., and Moreira D. 2000. The new phylogeny of eukaryotes. Curr. Opin. Genet. Dev. 10: 596-601.

Pond F.R., Gibson I., Lalucat J., and Quackenbush R.L. 1989. R-body-producing bacteria. Microbiol. Rev. 53: 25-67.

Preer J.R., Jr., Preer L.B., and Jurand A. 1974. Kappa and other endosymbionts in Paramecium aurelia. Bacterial. Rev. 38: 113-163.

Prescott D.M. 1994. The DNA of ciliated protozoa. Microbiol. Rev 58: 233-267.

Prescott D.M. 1999. The evolutionary scrambling and developmental unscrambling of germline genes in hypotrichous ciliates. Nucleic Acids Res. 27: 1243-1250.

Prescott D.M., Ehrenfeucht A., and Rozenberg G. 2003. Template-guided recombination for IES elimination and unscrambling of genes in stichotrichous ciliates. J. Theor. Biol. 222: 323-330.

Ruiz E., Vayssie L., Klotz C., Sperling L., and Madeddu L. 1998. Homology-dependent gene silencing in Paramecium. Mol. Biol. Cell 9: 931-943.

Saveliev S.V. and Cox M.M. 1995. Transient DNA breaks associated with programmed genomic deletion events in conjugating cells of Tetrahymena thermophila. Genes Dev. 9: 248-255.

Saveliev S.V. and Cox M.M. 1996. Developmentally programmed DNA deletion in Tetrahymena thermophila by a transposition-like reaction pathway. EMBO J. 15: 2858-2869.

Scott J.M., Mikami K., Leeck C.L., and Forney J.D. 1994. Non-Mendelian inheritance of macronuclear mutations is gene specific in Paramecium tetraurelia. Mol. Cell. Biol. 14: 2479-2484.

Shen X. and Gorovsky M.A. 1996. Linker histone HI regulates specific gene expression but not global transcription in vivo. Cell 86: 475-483.

ShenX., Yu L., Weir J.W., and Gorovsky M.A. 1995. Linker histones are not essential and affect chromatin condensation in vivo. Cell 82: 47-56.

Shorter J. and Lindquist S. 2005. Prions as adaptive conduits of memory and inheritance. Nat. Rev. Genet. 6: 435-450

Sonnebom T.M. 1937. Sex, sex inheritance and sex determination in Paramecium aurelia. Proc. Natl. Acad. Sci. 23: 378-385.

Sonnebom T.M. 1975. Paramecium aurelia. In Handbook of genetics (ed. R. King), pp. 469-594. Plenum, New York.

Sonneborn T.M. 1977. Genetics of cellular differentiation: Stable nuclear differentiation in eucaryotic unicells. Annu. Rev. Genet. 11: 349-367.

Strahl B.D., Ohba R., Cook R.G., and Allis C.D. 1999. Methylation of histone H3 at lysine 4 is highly conserved and correlates with transcriptionally active nuclei in Tetrahymena. Proc. Natl. Acad. Sci. 96: 14967-14972.

Suzuki M. and Hayashizaki Y. 2004. Mouse-centric comparative transcriptomics of protein coding and non-coding RNAs. Bioessays 26: 833-843.

Taverna S.D., Coyne R.S., and Allis C.D. 2002. Methylation of histone h3 at lysine 9 targets programmed DNA elimination in Tetrahymena. Cell 110: 701-711.

Timmons L. and Fire A. 1998. Specific interference by ingested dsRNA. Nature 395: 854.

Timmons L., Court D.L., and Fire A. 2001. Ingestion of bacterially expressed dsRNAs can produce specific and potent genetic interference in Caenorhabditis elegans. Gene 263: 103-112.

Vavra K.J., Allis C.D., and Gorovsky M.A. 1982. Regulation of histone acetylation in Tetrahymena macro- and micronuclei. J. Biol. Chem. 257: 2591-2598.

Wei Y., Yu L., Bowen J., Gorovsky M.A., and Allis C.D. 1999. Phosphorylation of histone H3 is required for proper chromosome condensation and segregation. Cell 97: 99-109.

Wei Y., Mizzen C.A., Cook R.G., Gorovsky M.A., and Allis C.D. 1998. Phosphorylation of histone H3 at serine 10 is correlated with chromosome condensation during mitosis and meiosis in Tetrahymena. Proc. Natl. Acad. Sci. 95: 7480-7484.

Williams K., Doak T.G., and Herrick G. 1993. Developmental precise excision of Oxytricha trifallax telomere-bearing elements and formation of circles closed by a copy of the flanking target duplication. EMBO J. 12: 4593-4601

Wu M., Allis C.D., Richman R., Cook R.G., and Gorovsky M.A. 1986. An intervening sequence in an unusual histone HI gene of Tetrahymena thermophila. Proc. Natl. Acad. Sci. 83: 8674-8678.

Yao M.C. and Chao J.L. 2005. RNA-guided DNA deletion in Tetrahymena. An RNAi-based mechanism for programmed genome rearrangements. Annu. Rev. Genet. 39: 537-559.

Yao M.C, Duharcourt S., and Chalker D.L. 2002. Genome-wide rearrangements of DNA in ciliates. in Mobile DNA IJ (ed. A. Lambowitz), pp. 730-758. Academic Press, New York.

Yao M.C., Fuller P., and Xi X. 2003. Programmed DNA deletion as an RNA-guided system of genome defense. Science 300: 1581-1584.

You Y., Aufderheide K., Morand J., Rodkey K., and Forney J. 1991. Macronuclear transformation with specific DNA fragments controls the content of the new macronuclear genome in Paramecium tetraurelia. Mol. Cell Biol. 11: 1133-1137.

Yu L. and Gorovsky M.A. 1997. Constitutive expression, not a particular primary sequence, is the important feature of the H3 replacement variant hv2 in Tetrahymena thermophila. Mol. Cell. Biol. 17: 6303-6310.

Robert Martiensser 1 и Danesh Moazed 2

1Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York 11724

2Departament of Cell Biology, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts 02115-5730

Пересечение РНК-интерференции (RNAi) и формирования гетерохроматина свело вместе две области регуляции генов, которые, как считалось прежде, используют разные, возможно даже неродственные механизмы. На основе цитологических методов окрашивания гетерохроматин был первоначально определен — почти 80 лет тому назад — как те районы хромосом, которые сохраняют конденсированное состояние на протяжении всего клеточного цикла. Ранние исследователи, изучавшие взаимоотношения между структурой хромосом и экспрессией генов, заметили, что некоторые хромосомные перестройки приводят к распространению гетерохроматина на соседние гены, которые затем становятся «молчащими». Но стохастическая природа такого распространения давала начало генетически идентичным популяциям клеток, которые имели разные фенотипы, давая тем самым поразительный пример эпигенетической регуляции. Термин «RNAi» был впервые использован для описания сайленсинга генов, когда нематоде Caenorhabditis elegans вводили гомологичную антисмысловую или двунитчатую РНК (dsRNA). Вскоре выяснили, что аналогичный механизм объясняет посттранскрипционный сайленсинг трансгена (PTGS — posttranscriptional transgene silencing), описанный ранее у петунии и других растений. Напротив, согласно широко распространенному мнению, гетерохроматин действует непосредственно на уровне хроматина, вызывая репрессию транскрипции с помощью механизма, называемого транскрипционным сайленсингом генов (TGS — transcriptional gene silencing). В этой главе мы сосредоточим наше внимание на взаимоотношениях между механизмом RNAi и формированием эпигенетически наследуемого гетерохроматина в специфических хромосомных районах. Мы воспользуемся недавними примерами, демонстрирующими эти отношения у дробянковых дрожжей Schizosaccharomyces pombe и растения Arabidopsis thaliana [резушка Таля].

Ядерный геном дробянковых дрожжей состоит из трех хромосом величиной от 3,5 до 5,7 млн. о. Каждая хромосома содержит, особенно в центромерах, большие блоки повторяющейся ДНК упакованные в гетерохроматин. Кроме того, локусы типа спаривания (контролирующие тип клетки) и субтеломерные участки ДНК также содержат повторяющиеся последовательности, упакованные в гетерохроматин. Мы знаем теперь, что сборка ДНК в гетерохроматин играет и регуляторную, и структурную роль. В случае локусов типа спаривания у дрожжей регуляция генной транскрипции гетерохроматином важна для идентичности клеточного типа. В случае теломер и центромер гетерохроматин играет структурную роль, которая важна для правильного расхождения хромосом в ходе клеточного деления. Более того, повторяющиеся последовательности ДНК и перемещающиеся элементы составляют большую долю (в некоторых случаях более половины) генома многих эукариотных клеток. Гетерохроматин и связанные с ним механизмы играют ключевую роль в поддержании стабильности генома, регулируя активность повторяющихся последовательностей. Недавние исследования вскрыли удивительную потребность в компонентах RNAi-пути для процесса образования гетерохроматина у дробянковых дрожжей и позволили выяснить, каким образом эти два пути могут работать совместно на уровне хроматина. Говоря коротко, молекулы малых интерферирующих РНК (siRNA), являющиеся сигнатурами RNAi и других механизмов сайленсинга на основе dsRNA, собираются в комплекс индуцируемого РНК транскрипционного сайленсинга (RITS — RNA-Induced Transcriptional Silencing) и «направляют» эпигенетические модификации хроматина и формирование гетерохроматина в комплементарных участках хромосом. RITS использует зависимое от siRNA спаривание оснований для того, чтобы направлять ассоциацию либо с ДНК, либо с последовательностью вновь синтезируемой РНК в локусе-мишени, который должен быть сайленсирован, — ассоциацию, которая стабилизируется непосредственным связыванием с метилированным гистоном H3. Присутствие этих двух активностей в RITS включает формирование гетерохроматина совместно с хорошо известными, ассоциированными с гетерохроматином факторами и непосредственно связывает РНК-сайленсинг с модификацией гетерохроматина.