1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Генетика
  4. T. 59, № 12, 2023

Генетика, 2023, T. 59, № 12, стр. 1372-1381

Регуляция одноцепочечных и двуцепочечных кластеров piРНК в герминальных и соматических тканях Drosophila melanogaster зависит от гена rhino

П. А. Миляева 1, 2, А. Р. Лавренов 1, 3, И. В. Кузьмин 1, А. И. Ким 1, 2, Л. Н. Нефедова 1, *

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
119234 Москва, Россия

2 Биологический факультет, университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
518172 Шэньчжэнь, Китай

3 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук
119071 Москва, Россия

* E-mail: nefedova@mail.bio.msu.ru

Поступила в редакцию 05.05.2023
После доработки 17.06.2023
Принята к публикации 29.06.2023

Аннотация

Drosophila melanogaster – широко используемый объект генетики для изучения механизмов РНК-интерференции и регуляции мобильных генетических элементов (МГЭ), в частности системы piРНК-интерференции. Считается, что у D. melanogaster система piРНК-интерференции работает только в гонадах и существуют два пути биогенеза piРНК – с помощью одноцепочечных и двуцепочечных кластеров, содержащих дефектные копии МГЭ, транскрибируемых с одной или двух цепей соответственно. Предполагается, что функционирование двуцепочечных кластеров зависит от функции гена rhino, в то время как одноцепочечные кластеры транскрибируются и затем сплайсируются независимо от rhino. В настоящей работе мы показали, что ген rhino участвует в регуляции сплайсинга одноцепочечного кластера flamenco. Более того, система piРНК-интерференции необходима для регуляции некоторых ретротранспозонов не только в гонадах, но и в других органах.

Ключевые слова: Drosophila melanogaster, piРНК, rhino, ретротранспозоны, РНК-интерференция.

Список литературы

  1. Park E.G., Ha H., Lee D.H. et al. // Genomic analyses of non-coding RNAs overlapping transposable elements and its implication to human diseases // Intern. J. Mol. Sciences. 2022. V. 23. P. 8950. https://doi.org/10.3390/ijms23168950

  2. Schwarz D.S., Hátvágner G., Haley B., Zamore P.D. Evidence that siRNAs function as guides, not primers, in the drosophila and human RNAi pathways // Mol. Cell. 2002. V. 10. P. 537–548. https://doi.org/10.1016/S1097-2765(02)00651-2

  3. Guerreiro G.M.P. What makes transposable elements move in the Drosophila genome // Heredity. 2012. V. 108. P. 461–468. https://doi.org/10.1038/hdy.2011.89

  4. Carthew R.W., Sontheimer E.J. Origins and mechanisms of miRNAs and siRNAs // Cell. 2009. V. 136. P. 642–655. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.01.035

  5. Yamanaka S., Siomi M.C., Siomi H. PiRNA clusters and open chromatin structure // Mobile DNA. 2014. V. 5. P. 22. https://doi.org/10.1186/1759-8753-5-22

  6. Zhang Zh., Wang J., Schultz N. et al. The HP1 homolog Rhino anchors a nuclear complex that suppresses piRNA precursor splicing // Cell. 2014. V. 157. № 6. P. 1353–1363. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.04.030

  7. Claycomb J.M. Emerging from the Clouds: Vasa helicase sheds light on piRNA amplification // Dev. Cell. 2014. V. 29. P. 632–634. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2014.06.009

  8. Tsai S.-Y., Huang F. Acetyltransferase Enok regulates transposon silencing and piRNA cluster transcription // PLoS Genetics. 2021. V. 17. № 2. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009349

  9. Yu B., Lin Y.A., Parhad S.S. et al. Structural insights into Rhino–Deadlock complex for germline piRNA cluster specification // EMBO Reports. 2018. V. 19. https://doi.org/10.15252/embr.201745418

  10. Théron E., Dennis C., Brasset E., Vaury C. Distinct features of the piRNA pathway in somatic and germ cells: From piRNA cluster transcription to piRNA processing and amplification // Mobile DNA. 2014. V. 5. № 28. https://doi.org/10.1186/s13100-014-0028-y

  11. Kim K.W., Tang N.H., Andrusiak M.G. et al. A neuronal piRNA pathway inhibits axon regeneration in C. elegans // Neuron. 2018. V. 97(3). P. 511–519. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.01.014

  12. Wakisaka K.T., Tanaka R., Hirashima T. et al. Novel roles of drosophila FUS and Aub responsible for piRNA biogenesis in neuronal disorders // Brain Research. 2019. V. 1708. P. 207–219. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.12.028

  13. Kim K.W. PIWI proteins and piRNAs in the nervous system // Mol. Cells. 2019. V. 42(12). P. 828–835. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.01.014

  14. Perrat P.N., DasGupta Sh., Wang J. et al. Transposition driven genomic heterogeneity in the drosophila brain // Science. 2013. V. 340(6128). P. 9195. https://doi.org/10.1126/science.1231965

  15. Лавренов А.Р., Нефедова Л.Н., Романова Н.И., Ким А.И. Экспрессия генов семейства HP1 и их возможная роль в формировании фенотипа flamenco у D. melanogaster // Биохимия. 2014. Т. 79. № 11. С. 1554–1560.

  16. Hur J.K., Luo Y., Moon S. et al. Splicing-independent loading of TREX on nascent RNA is required for efficient expression of dual-strand piRNA clusters in drosophila // Genes & Development. 2016. V. 30. P. 840–855. https://doi.org/10.1101/gad.276030.115

  17. Sayers E.W., Bolton E.E., Brister J.R. et al. Database resources of the national center for biotechnology information // Nucl. Ac. Res. 2022. V. 50. (D1):D20–D26. https://doi.org/10.1093/nar/gkab1112

  18. Wei X., Eickbush D.G., Speece I., Larracuente A.M. He-terochromatin-dependent transcription of satellite DNAs in the Drosophila melanogaster female germline // eLife. 2021. V. 10. https://doi.org/10.7554/eLife.62375

  19. Chang T.H., Mattei E., Gainetdinov I. et al. Maelstrom represses canonical polymerase II transcription within bi-directional piRNA clusters in Drosophila melanogaster // Mol. Cell. 2019. V. 73. P. 291–303. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2018.10.038

  20. Radion E., Morgunova V., Ryazansky S. et al. Key role of piRNAs in telomeric chromatin maintenance and telomere nuclear positioning in drosophila germline // Epigenetics & Chromatin. 2018. V. 11:40. https://doi.org/10.1186/s13072-018-0210-4

  21. Gramates L.S., Agapite J., Attrill H. et al. FlyBase: A guided tour of highlighted features // Genetics. 2022. V. 220. № 4. https://doi.org/10.1093/genetics/iyac035

  22. Cui M., Bai Y., Li K., Rong Y.S. Taming active transposons at drosophila telomeres: The interconnection between HipHop’s roles in capping and transcriptional silencing // PLoS Genetics. 2021. V. 17(11). https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009925

  23. Sato K., Siomi M.C. Two distinct transcriptional controls triggered by nuclear Piwi-piRISCs in the drosophila piRNA pathway // Curr. Op. in Structural Biology. 2018. V. 53. P. 69–76. https://doi.org/10.1016/j.sbi.2018.06.005

  24. Zhang G., Tu S., Yu T. et al. Co-dependent assembly of drosophila piRNA precursor complexes and piRNA cluster heterochromatin // Cell Reports. 2018. V. 24. P. 3413–3422. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.08.081

  25. Akulenko N., Ryazansky S., Morgunova V. et al. Transcriptional and chromatin changes accompanying de novo formation of transgenic piRNA clusters // RNA. 2018. V. 24. № 4. P. 574–584. https://doi.org/10.1261/rna.062851.117

  26. Klattenhoff C., Xi H., Li C. et al. The drosophila HP1 homolog Rhino is required for transposon silencing and piRNA production by dual-strand clusters // Cell. 2009. V. 138. № 6. P. 1137–1149. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.07.014

  27. Parhad S.S., Yu T., Zhang G. et al. Adaptive evolution targets a piRNA precursor transcription network // Cell Reports. 2020. V. 30. № 8. P. 2672–2685. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.01.109

  28. Volpe A.M., Horowitz H., Grafer C.M. et al. Drosophila rhino encodes a female-specific chromo-domain protein that affects chromosome structure and egg polarity // Genetics. 2001. V. 159. P. 1117–1134. https://doi.org/10.1093/genetics/159.3.1117

  29. Chung W.-J., Okamura K., Martin R., Lai E.C. Endogenous RNA interference provides a somatic defense against drosophila transposons // Curr. Biology. 2008. V. 18. P. 795–802. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.05.006

  30. Chen P., Luo Y., Aravin A.A. RDC complex executes a dynamic piRNA program during drosophila spermatogenesis to safeguard male fertility // PLoS Genetics. 2021. V. 17(9). https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009591

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Генетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал