Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1044410.32607/20758251-2016-8-2-79-86Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleRole of Transcriptional Read-Through in PRE Activity in Drosophila melanogasterРоль проходящей транскрипции в активности PRE у Drosophila melanogasterElizar’evP. V.ЕлизарьевП. В.
Russian Federation
yermaxbio@yandex.ruLomaevD. V.ЛомаевД. В.
Russian Federation
yermaxbio@yandex.ruChetverinaD. A.ЧетверинаД. A.
Russian Federation
yermaxbio@yandex.ruGeorgievP. G.ГеоргиевП. Г.
Russian Federation
yermaxbio@yandex.ruErokhinM. M.ЕрохинM. M.
Russian Federation
yermaxbio@yandex.ruInstitute of Gene Biology, Russian Academy of SciencesИнститут биологии гена PAH1506201682VOL 8, NO2 (2016)ТОМ 8, №2 (2016)798617012020Copyright ©; 2016, Elizar’ev P.V., Lomaev D.V., Chetverina D.A., Georgiev P.G., Erokhin M.M.Copyright ©; 2016, Елизарьев П.В., Ломаев Д.В., Четверина Д.A., Георгиев П.Г., Ерохин M.M.2016Elizar’ev P.V., Lomaev D.V., Chetverina D.A., Georgiev P.G., Erokhin M.M.Елизарьев П.В., Ломаев Д.В., Четверина Д.A., Георгиев П.Г., Ерохин M.M.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10444

Maintenance of the individual patterns of gene expression in different cell types is required for the differentiation and development of multicellular organisms. Expression of many genes is controlled by Polycomb (PcG) and Trithorax (TrxG) group proteins that act through association with chromatin. PcG/TrxG are assembled on the DNA sequences termed PREs (Polycomb Response Elements), the activity of which can be modulated and switched from repression to activation. In this study, we analyzed the influence of transcriptional read-through on PRE activity switch mediated by the yeast activator GAL4. We show that a transcription terminator inserted between the promoter and PRE doesn’t prevent switching of PRE activity from repression to activation. We demonstrate that, independently of PRE orientation, high levels of transcription fail to dislodge PcG/TrxG proteins from PRE in the absence of a terminator. Thus, transcription is not the main factor required for PRE activity switch.

Поддержание индивидуальных профилей экспрессии генов в клетках разного типа необходимо для дифференцировки и развития многоклеточных организмов. Экспрессия многих генов контролируется белками групп Polycomb (PcG) и Trithorax (TrxG), которые действуют посредством ассоциации с хроматином. Мишенями PcG/TrxG-факторов являются ДНК-элементы, названные PRE (Polycomb Response Elements), активность которых можно модулировать, переключая их с репрессии на активацию. В данной работе проанализировано влияние проходящей транскрипции на переключение активности PRE, опосредованное дрожжевым активатором транскрипции GAL4. Показано, что терминатор транскрипции, встроенный между промотором и PRE-элементом, не препятствует переключению PRE с репрессии на активацию. Вне зависимости от ориентации PRE сильная транскрипция в отсутствие терминатора не приводит к удалению белков PcG/TrxG с PRE. Таким образом, транскрипция не имеет определяющего значения в переключении активности PRE.

PolycombTrithoraxPREDrosophilaPolycombTrithoraxPREDrosophilaThis work was performed using equipment from the Center of Collective Use at the Institute of Gene Biology RAS. This work was supported by the Russian Science Foundation (project No. 14‑24‑00166).В работе использовано оборудование ЦКП ИБГ РАН. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 14‑24‑00166).[1] Beisel C., Paro R. // Nat. Rev. Genet. 2011, V.12, №2, P.123-135[2] Muller J., Verrijzer P. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2009, V.19, №2, P.150-158[3] Schwartz Y.B., Pirrotta V. // Nat. Rev. Genet. 2013, V.14, №12, P.853-864[4] Steffen P.A., Ringrose L. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014, V.15, №5, P.340-356[5] Kassis J.A., Brown J.L. // Adv. Genet. 2013, V.81, P.83-118[6] McElroy K.A., Kang H., Kuroda M.I. // Open. Biol. 2014, V.4, P.140006[7] Francis N.J., Saurin A.J., Shao Z., Kingston R.E. // Molecular Cell 2001, V.8, №3, P.545-556[8] Saurin A.J., Shao Z., Erdjument-Bromage H., Tempst P., Kingston R.E. // Nature 2001, V.412, №6847, P.655-660[9] Shao Z., Raible F., Mollaaghababa R., Guyon J.R., Wu C.T., Bender W., Kingston R.E. // Cell. 1999, V.98, №1, P.37-46[10] Cao R., Wang L., Wang H., Xia L., Erdjument-Bromage H., Tempst P., Jones R.S., Zhang Y. // Science. 2002, V.298, №5595, P.1039-1043[11] Czermin B., Melfi R., McCabe D., Seitz V., Imhof A., Pirrotta V. // Cell. 2002, V.111, №2, P.185-196[12] Kuzmichev A., Nishioka K., Erdjument-Bromage H., Tempst P., Reinberg D. // Genes Dev. 2002, V.16, №22, P.2893-2905[13] Muller J., Hart C.M., Francis N.J., Vargas M.L., Sengupta A., Wild B., Miller E.L., O’Connor M.B., Kingston R.E., Simon J.A. // Cell. 2002, V.111, №2, P.197-208[14] Klymenko T., Papp B., Fischle W., Kocher T., Schelder M., Fritsch C., Wild B., Wilm M., Muller J. // Genes Dev. 2006, V.20, №9, P.1110-1122[15] Papp B., Muller J. // Genes Dev. 2006, V.20, №15, P.2041-2054[16] Schwartz Y.B., Kahn T.G., Nix D.A., Li X.Y., Bourgon R., Biggin M., Pirrotta V. // Nature Genetics. 2006, V.38, №6, P.700-705[17] Schuettengruber B., Martinez A.M., Iovino N., Cavalli G. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2011, V.12, №12, P.799-814[18] Cavalli G., Paro R. // Cell. 1998, V.93, №4, P.505-518[19] Cavalli G., Paro R. // Science. 1999, V.286, №5441, P.955-958[20] Dejardin J., Cavalli G. // EMBO J. 2004, V.23, №4, P.857-868[21] Erokhin M., Elizar’ev P., Parshikov A., Schedl P., Georgiev P., Chetverina D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015, V.112, №48, P.14930-14935[22] Maurange C., Paro R. // Genes Dev. 2002, V.16, №20, P.2672-2683[23] Perez L., Barrio L., Cano D., Fiuza U.M., Muzzopappa M., Milan M. // Development. 2011, V.138, №15, P.3125-3134[24] Rank G., Prestel M., Paro R. // Mol. Cell. Biol. 2002, V.22, №22, P.8026-8034[25] Pirrotta V. // Biotechnology. 1988, V.10, P.437-456[26] Qian S., Varjavand B., Pirrotta V. // Genetics. 1992, V.131, №1, P.79-90[27] Erokhin M., Davydova A., Parshikov A., Studitsky V.M., Georgiev P., Chetverina D. // Epigenet. Chromatin. 2013, V.6, №1, P.31[28] Brand A.H., Perrimon N. // Development. 1993, V.118, №2, P.401-415[29] Erokhin M., Parshikov A., Georgiev P., Chetverina D. // Chromosoma. 2010, V.119, №3, P.243-253[30] Karess R.E., Rubin G.M. // Cell. 1984, V.38, №1, P.135-146[31] Rubin G.M., Spradling A.C. // Science. 1982, V.218, №4570, P.348-353[32] Spradling A.C., Rubin G.M. // Science. 1982, V.218, №4570, P.341-347[33] Golic K.G., Lindquist S. // Cell. 1989, V.59, №3, P.499-509[34] Siegal M.L., Hartl D.L. // Meth. Mol. Biol. 2000, V.136, P.487-495[35] Kyrchanova O., Toshchakov S., Parshikov A., Georgiev P. // Mol. Cell. Biol. 2007, V.27, №8, P.3035-3043[36] Comet I., Savitskaya E., Schuettengruber B., Negre N., Lavrov S., Parshikov A., Juge F., Gracheva E., Georgiev P., Cavalli G. // Dev. Cell. 2006, V.11, №1, P.117-124[37] Orlando V., Jane E.P., Chinwalla V., Harte P.J., Paro R. // EMBO J. 1998, V.17, №17, P.5141-5150[38] Kassis J.A. // Genetics. 1994, V.136, №3, P.1025-1038[39] Beisel C., Buness A., Roustan-Espinosa I.M., Koch B., Schmitt S., Haas S.A., Hild M., Katsuyama T., Paro R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007, V.104, №42, P.16615-16620[40] Schuettengruber B., Ganapathi M., Leblanc B., Portoso M., Jaschek R., Tolhuis B., van Lohuizen M., Tanay A., Cavalli G. // PLoS Biol. 2009, V.7, №1, e13[41] Fischle W., Wang Y., Jacobs S.A., Kim Y., Allis C.D., Khorasanizadeh S. // Genes Dev. 2003, V.17, №15, P.1870-1881[42] Min J., Zhang Y., Xu R.M. // Genes Dev. 2003, V.17, №15, P.1823-1828[43] Bowman S.K., Deaton A.M., Domingues H., Wang P.I., Sadreyev R.I., Kingston R.E., Bender W. // Elife. 2014, V.3, P.e02833[44] Bae E., Calhoun V.C., Levine M., Lewis E.B., Drewell R.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002, V.99, №26, P.16847-16852[45] Petruk S., Sedkov Y., Riley K.M., Hodgson J., Schweisguth F., Hirose S., Jaynes J.B., Brock H.W., Mazo A. // Cell. 2006, V.127, №6, P.1209-1221[46] Gummalla M., Maeda R.K., Castro Alvarez J.J., Gyurkovics H., Singari S., Edwards K.A., Karch F., Bender W. // PLoS Genetics. 2012, V.8, №5, P.e1002720[47] Langlais K.K., Brown J.L., Kassis J.A. // PloS One. 2012, V.7, №11, e48765[48] Herzog V.A., Lempradl A., Trupke J., Okulski H., Altmutter C., Ruge F., Boidol B., Kubicek S., Schmauss G., Aumayr K. // Nat. Genet. 2014, V.46, №9, P.973-981[49] Grimm C., de Ayala Alonso A.G., Rybin V., Steuerwald U., Ly-Hartig N., Fischle W., Muller J., Muller C.W. // EMBO Repts. 2007, V.8, №11, P.1031-1037[50] Grimm C., Matos R., Ly-Hartig N., Steuerwald U., Lindner D., Rybin V., Muller J., Muller C.W. // EMBO J. 2009, V.28, №13, P.1965-1977[51] Kulaeva O.I., Hsieh F.K., Chang H.W., Luse D.S., Studitsky V.M. // Biochim. Biophys. Acta. 2013, V.1829, №1, P.76-83