Энхансеры: механизм действия

Принципы действия энхансеров , способных оказывать свое влияние на значительном расстоянии (более, чем тысячи нуклеотидных пар) и вне зависимости от ориентации по отношению к старту транскрипции детально не выяснены. Короткие нуклеотидные блоки могут служить центрами связывания специфических ядерных белков, выступающих как транс-действующие факторы. Сила энхансера, вероятно, может зависеть от числа таких блоков (модулей).

Обсуждаются следующие два основных механизма действия энхансеров. Считается, что функциональные участки генома, содержащие один или несколько генов, образуют длинные петли , включающие десятки тысяч нуклеотидных пар ДНК. Высказано представление, что петли закреплены в матриксе клеточного ядра и могут быть сверхспирализованы. В состав матрикса входит топоизомераза II , по-видимому, определяющая топологию петли ДНК. В таком случае взаимодействие энхансера с белками может менять конформацию всей петли, включая и удаленный от энхансера участок ДНК, в результате чего в составе петли изменяется локальная структура хроматина и облегчается транскрипция гена.

Более вероятно, что влияние энхансера, связанного с белком, определяется его непосредственным взаимодействием с РНК-полимеразой и другими факторами транскрипции в процессе инициации . Такое взаимодействие может осуществляться благодаря сгибанию молекулы ДНК , что создает возможность непосредственного контакта районов промотора и удаленного от него энхансера , связанных со специфическими белками.

По-видимому множество различных обстоятельств определяют активность энхансеров.

Взаимодействия факторов с последовательностями энхансеров. С факторами, связывающимися с ДНК, в свою очередь, могут взаимодействовать множество ко-активаторов , которые прямо не взаимодействуют с ДНК.

. По-видимому существуют прямые белок - белковые контакты между факторами, связанными с энхансерами и компонентами базального транскрипционного комплекса. Такие контакты возможны благодаря сгибанию ДНК . Эти взаимодействия, вероятно, приводят к образованию больших транскрипционных комплексов, с которых транскрипция легко инициируется и реинициируется.

Энхансеры могут влиять на ковалентную модификацию белков . Мы видели, например, что С-концевой домен РНК-полимеразы II интенсивно фосфорилируется на ранних стадиях транскрипции. Ацетилирование гистонов уменьшает репрессирующую роль хроматина в транскрипции. Многие активаторы и ко-активаторы транскрипции обладают гистон ацетилтрансферазной активностью, тогда как некоторые ко-репрессоры проявляют гистон деацетилазную активность. Гистоны не единственный элемент, который ацетилируется и деацетилируется. Ацетилируется например р53 антионкоген, а также TFIIE и TFIIF факторы базальной транскрипции. Белковые факторы, связывающиеся с энхансерами, могли бы потенциально влиять на эти процессы.

Энхансеры могут влиять на структуру хроматина , которая может обеспечивать взаимодействия факторов на больших расстояниях благодаря компактизации ДНК.

Ремоделирование нуклеосом также может быть одним из механизмов проявления энхансерной активности. Хроматин ремоделирующие факторы известны: SWI-SNF , NURF , RSC , ACF и CHRAC .

Некоторые из этих факторов могут действовать глобально в масштабах генома, тогда как другие активны только в окружении данного гена.

Еще один механизм может заключаться в том, что энхансеры могут выставлять подконтрольные им промоторы в такие домены ядра, которые содержат высокие локальные концентрации транскрипционных факторов. О доменах или, иначе, компартментах ядра я уже говорил, когда обсуждал источники сложности процесса транскрипции.

Энхансеры: количество

Один ген может иметь несколько энхансеров , различающихся по своим свойствам . Например, гены, кодирующие лизоцим, альбумин, овальбумин и ряд других, содержат по крайней мере два энхансера. Один, расположенный недалеко от сайта кэпирования , обеспечивает тканевую специфичность работы гена, но лишь довольно слабо активирует транскрипцию . Другой энхансер, расположенный за несколько тысяч пар нуклеотидов (3-7 тыс.п.н.) перед сайтом кэпирования ("дальний энхансер"), обладает очень сильной стимулирующей активностью, обеспечивая высокий уровень экспрессии гена.

Энхансеров полярность

Энхансеры не обладают полярностью. Их ориентацию можно менять, не снижая практически их активность.

Энхансер локализация

Энхансеры могут занимать разное положение относительно гена. Чаще всего они располагаются перед геном на расстоянии в несколько сотен пар нуклеотидов от сайта кэпирования . Последнее время появляется много сообщений об энхансерах, расположенных на гораздо большем расстоянии - 3-6 тысяч п.н. В нескольких случаях энхансеры обнаружены в интронах. Классическим примером являются энхансеры генов для тяжелых цепей иммуноглобулинов ( Gilles ea, 1983 ; Banerji ea, 1983 ; Queen ea, 1983 ), которые лежат в интроне, разделяющем экзоны, кодирующие вариабельную и константные части иммуноглобулинов. Описаны случаи, когда энхансеры лежат со стороны 3'-конца гена. Наконец иногда свойствами энхансера обладают кодирующие последовательности генов. Такая ситуация описана для альфа-глобинового гена.

Поиск по сайту: