6.1. Мейотический сайленсинг неспаренной ДНК в мейозе у Neurospora

Необычный пример сайленсинга генов в ходе мейоза, который называют мейотическим сайленсингом, вызываемым неспаренной ДНК (MSUD, meiotic silencing by unpaired DNA), был описан у Neurospora crassa (обзор см. Hynes and Todd, 2003). Этот процесс позволяет неспаренной копии данного гена сайленсировать и себя, и любые другие спаренные копии этого гена (рис. 14.11). Этот процесс был выявлен с помощью характеристики гетерозиготных делеций в гене ascospore maturation 1 (asm-1). Однако, чтобы инициировать сайленсинг, неспаренная последовательность должна быть достаточного размера и обладать гомологией с продуктом (иРНК) этого гена (Lee et al., 2004). Такие последовательности, однако, не должны содержать соответствующий промоторный элемент для рассматриваемого гена. Сайленсинг ограничен геном, определяемым неспаренной последовательностью, и не распространяется на соседние, спаренные гены (Kutil et al., 2003). Мутации в гене sad-1, который кодирует белок, обладающий существенной гомологией с РНК-зависимыми РНК-полимеразами (RdRP), участвующими в путях RNA1, блокируют процесс MSUD (Shiu and Metzenberg, 2002), что позволяет предположить, что «для MSUD необходимы синтез двунитевой РНК и, вероятно, амплификация РНК» (Hynes and Todd, 2003). Хотя примеры MSUD наблюдались для генов, которые в норме экспрессируются в мейозе, MSUD не был выявлен для генов, экспрессирующихся только в вегетативных клетках, что является дополнительным доводом в пользу участия RNAi (Hynes and Todd, 2003). Дальнейшая поддержка этой идеи вытекает из наблюдений, согласно которым для MSUD необходим белок, подобный Argonaute и Dicer (Leeetal., 2003).

^{Рис. 14.11. Модели, показывающие, каким образом транскрипция неспаренной ДНК приводит к различным уровням сайленсинга в мейозе}

^{В модели а предполагается, что одиночные транскрипционные комплексы в более крупных петлях обладают большей транскрипционной активностью, чем в более мелких, что обозначается числом красных концентрических кругов. Модель б предполагает, что более крупные петли могут содержать большее количество транскрипционных комплексов (красные шарики), чем более мелкие петли, (в) В обеих моделях не­ спаренная ДНК в больших петлях продуцировала бы более высокие концентрации siRNAs (показано величиной стрелок) и, таким образом, больший объем сайленсинга (адаптировано, с любезного разрешения, из Lee et al., 2004 [©Genetics Society of America])}

Предположили, что MSUD является кульминацией процесса, состоящего из двух частей: trans-узнавание [trans-sensing] и MSUD (Pratt et al., 2004). Процесс «trans-узнавания», который оказывается зависимым от метилирования ДНК. позволяет данной нуклеотидной последовательности ДНК «чувствовать» идентичность или гомологию спаренных районов в контексте мейотической профазы. Коль скоро неспаренные районы оказываются идентифицированными таким образом, вступает в действие процесс MSUD, чтобы подавить экспрессию этих последовательностей.

PHК-зависимый механизм мейотического сайленсинга неспаренной ДНК был также хорошо документирован у С. elegans. ДНК, у которой в мейозе нет спаривающегося партнера, становится мишенью метилирования гистонов по H3K9 (Bean et al., 2004). Для этого механизма сайленсинга требуется РНК-зависимая РНК-полимераза (EGO-1); однако ему не нужен Dicer (Maine et al., 2005).