«Один аспект, который всегда сбивал с толку исследователей, – это то, как комплекс MSL знает, какая из 8 хромосом, которые несет каждая клетка мухи, является X», – объясняет Асифа Ахтар, директор MPI иммунобиологии и эпигенетики во Фрайбурге. Этот вопрос побудил исследователей в ее команде разработать новую и детально проработанную стратегию анализа того, как комплекс MSL может идентифицировать X. Вместо изучения комплекса MSL мух в его «естественной среде обитания» исследователи решили пересадить комплекс в совершенно чужеродную среду – клетку мыши.
Исследователи передают в клетки мыши все компоненты, необходимые для воссоздания миниатюрной X-хромосомы самца мухи
Исследователи решили вернуться к основам и перепроектировать механизм распознавания X-хромосомы по одному компоненту за раз.
Они начали с экспрессии одного белка из комплекса MSL мух, MSL2, у мышей. В этот момент они ничего не видели. Основываясь на предыдущей работе на мухах, они предположили, что также может потребоваться другой компонент комплекса MSL, длинные некодирующие РНК roX1 и roX2. Поэтому они решили бросить одну из этих РНК в горшок.
После того, как в мышиные клетки были введены MSL2 и roX2 РНК мух, исследователи теперь наблюдали отчетливые ядерные фокусы, отмеченные roX2.
Кроме того, конденсация MSL2 и roX2 в этих фокусах, по-видимому, усиливает экспрессию генов. Дискретная природа и потенциал активации этих очагов сильно напоминают территории Х-хромосомы, отмеченные комплексом MSL в «естественной» ситуации самцов мух. Интересно, что эти эксперименты показывают, что добавление в клетки мыши MSL2 и roX2 мух оказывается достаточным для воссоздания X-хромосомы мини-мухи в клетках мыши.
Таким образом, этот инновационный подход осветил минимальные молекулярные компоненты, необходимые для первых шагов в распознавании и активации X-хромосомы мухи комплексом MSL.
Специфическое распознавание Х-хромосомы обусловлено образованием гелеобразного состояния
Теперь, когда команда выяснила точный рецепт формирования X-хромосомы мини-мухи, они объединили два ингредиента, roX РНК и MSL2, вместе в пробирке.
Они отметили, что эти компоненты приобрели уникальное состояние. «Когда мы смешали MSL2 и roX РНК, мы заметили кое-что интересное. Оба компонента – хотя по отдельности они были жидкими – начали образовывать сферические частицы и переходили в другую фазу, которая выглядела как гель », – говорит Клаудиа Келлер-Вальсекки, соавтор исследования. Интересно, что как roX1, так и roX2 РНК кодируются генами, расположенными на X-хромосоме.
Команда высказала предположение о модели, в которой roX-РНК, синтезированные из X-хромосомы, вызывают близлежащий «захват» MSL2 через их взаимодействие и склонность к сборке в гелеобразное состояние. "Уровни roX-РНК позволяют предсказать, насколько хорошо комплекс MSL может находить X-хромосому.
Чем больше roX синтезируется из X, тем лучше комплекс может отличить X от аутосом », – добавила соавтор работы Фелиция Базиликата. С другой стороны, другие хромосомы не продуцируют РНК roX и, следовательно, имеют мало шансов эффективно захватить комплекс MSL в своих окрестностях.
С их результатами команда обнаружила новый механизм, используемый самцами мух для различения и маркировки одиночной Х-хромосомы, основанный на сборке двухкомпонентного геля roX-MSL2.
Самцы мух, которые не смогут собрать этот гель, умрут. «Возможно, что состояние геля также помогает привлекать и улавливать другие важные компоненты для компенсации дозировки, такие как механизм транскрипции, необходимый для увеличения производства РНК», – поясняет Асифа Ахтар вопросы будущих исследований.