Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
Как уже упоминалось, пять генов, входящих в кластер, неродственны между собой. Тем не менее они экспрессируются в генеративной ткани самцов дрозофилы на определенной стадии сперматогенеза, что предполагает существование общих для всех генов регуляторных элементов (энхансера и инсуляторов). Можно думать, что исходно в данном районе существовали один-два гена, промоторы которых активировались семенник-специфичным энхансером, а влияние на эти гены окружающих последовательностей, либо влияние энхансера на соседние гены, ограничивалось расположенными вокруг инсуляторами. В ходе эволюции генома (рис. 15) в результате случайных транспозиций дуплицированных копий клеточных генов в участок хромосомы, в котором находился семенник-специфичный энхансер, новые реплики приобрели способность к экспрессии в семенниках. Возможно, именно так возник описываемый кластер семенник-специфичных генов.
Эта гипотетическая схема подтверждается существованием в геноме дрозофилы по меньшей мере двух экспрессирующихся во всех тканях генов, от которых произошли тканеспецифичные гены кластера. Так, ген CK2$tes возник около 50 млн лет назад в результате дупликации гена, кодирующего представленную во всех клетках (5-субъединицу СК2, и внедрения реплики в район хромосомы, где теперь находится описываемый кластер. При этом, ген-реплика, в отличие от исходного гена, приобрел способность транскрибироваться только в семенниках (Kalmykova et al., 1997а). Другой семенник-специфичный ген кластера, Pros28.1B, также образовался вследствие внедрения в район будущего кластера реплики гена Pros28.1, в различных типах клеток кодирующего субъединицу протеасомы (Yuan et al., 1996). Таким образом, представляется, ито образование тканеспецифичных кластеров по описываемому выше механизму (внедрение реплик генов в какие-либо тканеспецифичные домены) должно происходить достаточно часто в ходе эволюции геномов.
Как было сказано выше, помимо трех новых генов с неизвестной функцией, в кластер входит ген, кодирующий одну из семенник-специфичных субъединиц протеасомы - белкового комплекса, ответственного за расщепление ненужных клетке, отработавших свое белковых молекул. Известно, что такие белки “помечаются” пришиваемыми к ним молекулами убиквити-
на, что и является для протеасомы сигналом для их расщепления. Однако в недавней работе (Salghetti et al., 2001) было обнаружено, что многие транскрипционные факторы также меуятся молекулами убиквитина, и это является необходимым условием для осуществления этими факторами активной транскрипции. Кроме того, появились данные, показывающие необходимость присутствия самой протеасомы для проведения транскрипции РНК-полимеразой (Ferdous et al., 2001). Эти результаты свидетельствуют об участии протеасом не только в процессе белковой деградации, но и в процессе регуляции транскрипции. В этой связи роль семенник-специфичной субъединицы протеасомы Pros28.1B еще предстоит выяснить. Помимо вышеперечисленных генов в описываемый кластер входит также ген CK2$tes, кодирующий регуляторную субъединицу казеинкиназы 2, функционирующую в сперматогенезе дрозофилы. В следующем разделе мы подробно остановимся на свойствах казеинкиназы и ее семенник-специфичной регуляторной субъединицы.
КАЗЕИНКИНАЗА 2 И ЕЕ РОЛЬ
В СПЕРМАТОГЕНЕЗЕ ДРОЗОФИЛЫ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КАЗЕИНКИНАЗЕ 2
Около трети всех белков в эукариотической клетке фосфорилированы, т.е. содержат фосфатные группы, связанные с аминокислотными остатками тирозина, серина либо треонина. Такие модификации изменяют свойства белков, и, таким образом, выполняют определенные регуляторные функции. Так, например, широко известна роль фосфорилирования в регуляции клеточного цикла, дифференцировке и передаче сигнала. Фосфорилируют белки сотни различных протеинкиназ, причем некоторые из них строго специфичны в отношении какого-либо одного белка, в то время как другие могут модифицировать несколько белков. Казеинкиназа 2 (casein kinase 2 - СК2) -одна из первых обнаруженных протеинкиназ, была названа так из-за своей способности фосфорилировать белок молока казеин. Позже выяснилось, что казеин является далеко не единственным и не главным физиологическим субстратом СК2. Среди белков, фосфорилируемых СК2, оказались РНК-полимеразы, ДНК-топоизомеразы, факторы трансляции и транскрипции (среди последних - ряд онкобелков), белки, участвующие в передаче сигнала, белки цитоскелета, хроматина и пр. Так, в недавней работе (Yamaguchi et al., 1998) было показано, что СК2 фосфорилирует ДНК-связы-вающий белковый домен у многих транскрипционных факторов и это приводит к изменению их способности связываться с ДНК и, таким образом, стимулировать транскрипцию. В целом казеинкиназа 2 фосфорилирует по остаткам серина, либо треонина более полутора сотен клеточных белков (Allende J., Allende С., 1995), что делает ее достаточно уникальной, если не единственной в своем роде. Она представляет собой крайне интересный объект для исследований, поскольку вовлечена в такие различные процессы, как раковое перерождение клетки, передача сигнала, контроль транскрипции, апоптоз (запрограммированная смерть клетки), регуляция клеточного цикла и другие.
