John С. Lucchesi1 и Mitzi I. Kuroda2

1 Department of Biology, Graduate Division of Biological and Biomedical Sciences, Emory University, Atlanta, Georgia 30322

2 Harvard Partners Center for Genetics & Genomics, Brigham & Women’s Hospital, Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts 02446

 

Общее резюме

Механизм, ответственный за транскрипцию генетической информации, т. е. за синтез информационных РНК, изучен в весьма значительной степени. Идентифицированы факторы, участвующие в активации индивидуальных генов, в поддержании активного состояния и в прекращении активности, когда она больше не нужна. Коль скоро они были открыты, были изучены и все еще являются предметом интенсивных исследований взаимодействия этих факторов с регуляторными и кодирующими частями генов. В последние годы долго существовавшая догма, согласно которой клеточная дифференцировка и развитие требуют скоординированной регуляции различных наборов генов во времени и в пространстве, привела к поискам регуляторных сигналов, которые влияли бы на активность групп функционально связанных генов. Задолго до того, как эти исследования были начаты, пример скоординированной регуляции был описан у Drosophila. В этом конкретном случае группа генов, активность которых регулировалась в унисон, не были связаны по функции, а скорее имели общую локализацию в генетическом материале: все они находились на одной из половых хромосом, Х-хромосоме. Цель этого регулирования — обеспечить, чтобы самки с двумя Х-хромосомами и самцы с одной только Х-хромосомой имели бы равные уровни генных продуктов; другими словами, цель — компенсировать различия между полами в дозах сцепленных с X генов. В исследованиях этого уровня регуляции вопрос «Каким образом группы неродственных генов скоординировано регулируются?» превратился в вопрос «Каковы механизмы, которые могут регулировать активность целой хромосомы?».

Изучение компенсации дозы у Drosophila — механизма, усиливающего транскрипцию большинства генов на единственной Х-хромосоме у самцов, — выявляет участие сайт-специфичного ацетилирования гистонов, специфические некодирующие РНК (называемые roX1 и roХ2) и «нацеливание», в масштабах целой хромосомы, эволюционно консервативной машины, модифицирующей гистоны, которая, как показано на фотографии в начале этой главы, локализуется на Х-хромосоме

 

1 Явление компенсации дозы было открыто у

Drosophila

Кариотипы (т. е. ансамбль хромосом) многих организмов включают пару половых хромосом. У Drosophila самки имеют две половые хромосомы, называемые Х-хромосомами, которые идентичны по форме и генетическому содержанию; обе Х-хромосомы активны во всех соматических клетках. Самцы имеют одну Х-хромосому и хромосому, отличающуюся от X по морфологии и генетической информации, содержащейся в ней, — Y-хромосому (рис.

16.1). На этих половых хромосомах находятся гены, отвечающие за детерминацию пола и половую дифференцировку. Кроме того, — и это особенно справедливо для Х-хромосомы — имеется много генов, участвующих в базовых клеточных функциях «домашнего хозяйства» или в развитии. Самки с двумя Х-хромосомами имеют вдвое больше этих генов; самцы с одной X имеют только одну их дозу. Тем не менее, уровень содержания продуктов большинства этих генов одинаков у двух полов. В начале 1930-х годов этот парадокс был впервые отмечен у Drosophila Меллером (H.J. Muller), когда он изучал содержание глазного пигмента у особей, несущих сцепленные с X мутации частичной утраты функции (рис. 16.2). Меллер рассудил, что должен быть регуляторный механизм, который помогает мухам компенсировать различие между двумя полами в дозе сцепленных с X генов у самцов и самок путем уравнивания уровня продуктов генов, сцепленных с X. Он назвал этот гипотетический регуляторный механизм «компенсацией дозы».

Первое доказательство, что компенсация дозы достигается путем регулирования транскрипции сцепленных с X генов, было получено через 30 с лишним лет Мухерджи и Беерманом (A.S. Mukheijee and W. Beermann). Используя транскрипционную ауторадиографию [transcriptional autoradigraphy] гигантских политенных хромосом из слюнных желез личинок — молекулярную технику, представляющую методический уровень того времени — эти авторы наблюдали, что уровень включения рН]уридина единственной Х-хромосомой у самцов и обеими Х-хромосомами у самок был одинаков. Получалось, таким образом, что скорость синтеза РНК единственной Х-хромосомой у самцов была приблизительно вдвое большей, чем скорость синтеза каждой из двух Х-хромосом у самок. Следующий экспериментальный прорыв состоял в том, что Белоте и Лучези (J. Belote and J Lucchesi) генетически идентифицировали четыре гена с мутациями типа «утраты функции», которые не имели никаких последствий у самок, но были летальными у самцов; последние обнаруживали приблизительно половину нормального уровня включения [3Н]уридина в свою Х-хромосому. Более того, эта Х-хромосома утрачивала свой нормальный более бледный и несколько «раздутый» [puffed] вид, что было истолковано как указание на повышенный уровень транскрипционной активности по отношению к каждой из двух Х-хромосом у самок. Эти результаты заставляли предполагать, что уравнивание продуктов генов, сцепленных с X, достигается удвоением (в среднем) транскрипционной активности Х-хромосомы у самцов, а не снижением вдвое транскрипционной активности каждой Х-хромосомы у самок. Из этих четырех генов два были открыты заново (male-specific lethal I, msll; и male-specific lethal 2, msl2), тогда как другие два (maleless, mle; и male-specific lethal 3, msl3) были прежде идентифицированы другими исследователями в природных популяциях (конкретные ссылки, относящиеся к этой ранней фазе исследования компенсации дозы, можно найти у Lucchesi and Manning, 1987). Все генные продукты, идентифицированные до сих пор на основе специфичного для самцов летального фенотипа соответствующих мутаций типа «утраты функции», для того чтобы было легче ссылаться на них, называются MSLs (male-specific lethal phenotype).

Рис. 16.1. Сделанный с помощью рисовального аппарата рисунок женской (слева) и мужской (справа) метафазнои пластинки Drosophila melanogaster

Обратите внимание на то. что Х-хромосома составляет - 20 % кариотипов (перепечатка, с любезного разрешения, из Morgan, 1932)

Следующая фаза в исследовании компенсации дозы началась с клонирования mle, за чем вскоре последовало клонирование трех генов msl в лабораториях Бейкера, Курода и Лучези (В. baker, М. Kuroda and J. Lucchesi). С помощью цитоиммунофлуоресценции обнаружили, что четыре генных продукта связаны идентичным образом в многочисленных сайтах по всей длине политенной Х-хромосомы самцов (Palmer et al., 1993; Bone et al., 1994; Gorman et al., 1995; Kelley et al., 1995; Gu et al., 1998; см. рис. в начале главы). Это наблюдение и взаимозависимость разных генных продуктов в связывании с Х-хромосомой заставляли предполагать, что они образуют комплекс (рис. 16.3).

 

2. Компенсация дозы связана с модификациями хроматина

Присутствие комплекса MSL на Х-хромосоме у самцов коррелирует с присутствием специфической изоформы гистона Н4, ацетилированной по лизину 16 ((Tumer et al., 1992; Bone et al., 1994). У дрожжей было показано, что эта конкретная ковалентная модификация гистона Н играет ключевую роль в поддержании границы между «молчащим» хроматином и активным хроматином: утрата функции Sas2, ацетилтрансферазы гистонов (HAT), отвечающей за H4K16ас, делает возможным распространение теломерного гетерохроматина в соседний субтеломерный хроматин (Suka et al., 2002; дополнительные детали см. в главе 4). Обнаружили, что у Drosophila Х-хромосома по своей длине сильно обогащена H4K16ас. Недавние структурные исследования показали, что ключевое межнуклеосомное взаимодействие может происходить между кислотным «пятном» (patch) гистонового димера H2A-H2B на одной нуклеосоме и положительно заряженным сегментом «хвоста» гистона Н4 (остатки 16–26), отходящего от соседней нуклеосомы (Schalch et al., 2005). Когда лизин 16 специфически ацетилирован, его положительный заряд становится нейтральным, позволяя предполагать, что ослабление репрессивной межнуклеосомной структуры могло бы играть ключевую роль в компенсации дозы.

Рис. 16.2. Схематическое изображение результатов, которые привели Г. Дж. Меллера к формулировке гипотезы о компенсации дозы

Мутантная аллель (wa) сцепленного с X гена white является гипоморфом и делает возможным лишь частичный синтез глазного пигмента; ее присутствие на Х-хромосомах показано более темным прямоугольником. Уровень пигментации прямо пропорционален дозе аллели wa у каждого пола; тем не менее, самцы с одной дозой и самки с двумя дозами имеют сравнимые количества пигмента благодаря компенсации дозы

Ни один из первоначально идентифицированных факторов, участвующих в компенсации дозы, не обнаруживал характерных признаков HAT. Поскольку все предшествовавшие поиски мутантов были сконцентрированы на скрининге главных аутосом, был проведен новый поиск сцепленных с X специфичных для самцов летальных мутаций, и был идентифицирован новый ген, males absent on the first (mof) (Hilfiker et al., 1997). Рекомбинантный белок, кодируемый mofi является HAT, специфически ацетилирующей гистон Н4 по лизину 16 (Akhtar and Becker, 2000); он является интегральной частью комплекса MSL и однозначно отвечает за эту изоформу Н4 на Х-хромосоме самцов (Smith et al., 2000). MOF является членом подсемейства в семействе HATs, обозначаемом как MYST. Это подсемейство, характеризующееся присутствием хромодомена, можно далее подразделить на ферменты, которые специфически аиетилируют H4K16 in vivo (MOF и MOF человека; Smith et al., 2005) и такие ферменты, как Esal (essential SAS-related acetyltransferase 1 protein) у дрожжей, которые ацетилируют все четыре терминальных лизина в Н4 (Smith et al., 1998). Еще один член семейства MYST, SAS2, специфически ацетилирует H4K16 у дрожжей, но не имеет хромодомена.

В то же самое время, когда был открыт и охарактеризован MOF, были установлены каталитические свойства MLE, другой субъединицы с предполагаемой ферментативной активностью. Оказалось, что MLE обнаруживает in vitro активности РНК/ДНК-геликазы, аденозинтрифосфатазы (АТФазы) и связывания с однонитевой HYR|ssDNA (Lee et al., 1997), предрекая потенциальную роль РНК в функции MSL. Некоторые мультибелковые комплексы, взаимодействующие с хроматином для контроля скорости транскрипции эухроматиновых генов, используют гидролиз АТФ для изменения нуклеосомной конформации. За гидролиз АТФ отвечает семейство белков, содержащих геликазный домен (Sif, 2004); хотя это семейство может и не выполнять ту же самую функцию в комплексе MSL, оно представлено MLE. Ортологи MLE, в число которых входит РНК-геликаза А человека (RHA), принадлежат к подсемейству РНК-геликаз DEXH и характеризуются приобретением новых доменов (Kuroda et al., 1991) и консервативного аминотерминального участка длиной ~350 аминокислот (Pannuti and Lucchesi, 2000). MLE может осуществлять свою функцию в компенсации дозы скорее путем изменения структуры РНК, а не помогая в ремоделинге хроматина.

Рис. 16.3. Схема, иллюстррующая различные компоненты комплекса MSL

В число известных функций компонентов MSL входит ацетилирование гистона по H4K16 с помощью MOF, MLE обладает АТФазной и РНК/ДНК-геликазной активностью, a JIL-1 фосфорилирует гистон H3. Неясно, является ли JIL-1 субъединицей этого комплекса

Специфическая роль остальных компонентов комплекса MSL не вполне понятна. MSL3, субъединица комплекса MSL, характеризующаяся присутствием неканонического хромодомена и домена «chromoshadow» (Aasland and Stewart, 1995; Koonin et al., 1995), является членом семейства белков, которые могли совместно эволюировать с HATs, несущими хромодомен (Pannuti and Lucchesi, 2000). У дрожжей член этого семейства, Eaf3 (Esal-associated factor-3 protein), обнаружен в комплексе NuA4 с энзимом Esal группы MYST (Eisen et al., 2001). У Drosophila мультибелковый комплекс Tip60 включает MRG15, паралог MSL3 (Kusch et al., 2004). У человека MRG15 связан с MOF в комплексе MAF2 (Pardo et al., 2002). Особый интерес представляет существование у человека еще одного комплекса, родственного комплексу MSL и включающего человеческие гомологи MOF, MSL1, MSL2 и MSL3. Этот комплекс, специфически ацетилирующий H4K16 гистонов и отвечающий за большую часть этой изоформы гистонов в клетках человека, может включать одну из трех разных версий дрозофил иного гомолога MSL3, кодируемого двумя разными генами (Smith et al., 2005).

У Drosophila MSL1 и MSL2, как оказалось, опосредуют связывание комплекса MSL с хроматином (Kelley et al., 1995; Copps et al., 1998; Gu et al., 1998). Ни один из этих белков не содержит какой-либо поддающийся идентификации домен, связывающийся с ДНК, и «нацеливание» на хроматин, как оказалось, требует их ассоциации. MSL1 взаимодействует с доменом «RING finger» VSL2 через аминотерминальный домен типа coiled-coil (Copps et al., 1998; Scott et al., 2000) и с MSL3 и MOF через соседние консервативные карбокситерминальные домены (Morales et al., 2004). Ассоциация MSL2 с Х-хромосомой оказывается замечательно стабильной (Straub et al., 2005с). О гомологах MSL1 и MSL2 у человека сообщил Мартин (Martin, 2003). Поскольку у Drosophila MSL1 и MSL2 отвечают за ассоциацию комплекса MSL с Х-хромосомой, есть смысл пофантазировать, что hMSLl и hMSL2 могут играть роль в «нацеливании» комплекса MSL человека на сайты его действия.

Вполне вероятно, что кроме специфичных для самца факторов некоторые общие факторы, участвующие в организации хроматина и транскрипции у обоих полов, участвуют и в компенсации дозы JIL-1, тандемная киназа, обнаруживается на всех хромосомах и у самцов, и у самок, но ее концентрация выше на Х-хромосоме самцов. Эта повышенная концентрация зависит от комплекса MSL. JIL-1 опосредует фосфорилирование гистона H3 и поддерживает открытую структуру хроматина в транскрипционно активных районах генома (Jin et al., 1999; Wang et al., 2001); тем не менее, еще предстоит определить, играет ли он специфическую или общую роль в компенсации дозы. Недавно было обнаружено, что ядерные белки, в том числе нуклеопорины и субъединицы экзосомного комплекса иммунопреципитируются совместно с некоторыми MSL (Mendjou et al, 2006). Роль, которую эти белки могут играть в компенсации дозы, не определена.

Активность этого комплекса, должно быть, развилась для контроля предсуществовавших групп генов, каждая с их собственными специфическими регуляторными сигналами и внутренне присущими уровнями экспрессии. В пользу того, что комплекс MSL может «нацеливаться» на активные гены, говорит следующее наблюдение: связывание эктопического MSL появляется в регулируемых трансгенах, вставленных в X, только после индукции экспрессии (рис. 16.4) (Sass et al., 2003). На каком этапе общая транскрипция могла бы увеличиваться (be up-regulated) до двукратного уровня? У самцов Drosophila H4K16ас не ограничен промоторным участком компенсированных генов, сцепленных с X; скорее, он обнаруживается по всей длине сцепленных с X транскрипционных единиц, на которые «нацелен» комплекс MSL, с относительно скромными уровнями ацетилирования в промоторных участках и высокими уровнями в средних участках и (или) 3’-концах (Smith et al., 2001). Такое распределение ацетилирования заставляет предполагать, что комплекс MSL функционирует, чтобы увеличить экспрессию сцепленных с X генов, путем облегчения транскрипционной элонгации и, возможно, рециклирования РНК-полимеразы, а не непосредственного увеличения доступности промотора.

Рис. 16.4. Комплекс MSL «нацеливается» на активированные гены

Конструкт, содержащий промотор под контролем trans-активатора GAL4 был вставлен в сайт, в норме лишенный комплекса MSL в хромосомах личиночной слюнной железы ( правая часть рисунка ). Когда ген, экспрессирующий GAL4, вводится в геном ( левая часть рисунка ), trans-активатор связывается с конструктом ( красный цвет ) и рекрутирует комплекс MSL ( зеленый цвет ) (перепечатано, с любезного разрешения, из: Sass et al., 2003 [©National Academy of Sciences]

Для объяснения функции комплекса MSL была предложена альтернативная гипотеза (Birchler et al., 2003). Эта гипотеза основывается на представлении, что у самок активность всех хромосом устанавливается, наряду с другими факторами, однородным распределением MOF. У самцов, в силу отсутствия одной Х-хромосомы, для аутосом и для единственной Х-хромосомы доступна более высокая концентрация MOF и неизвестных факторов, что приводит к более высоким уровням их активности; комплекс MSL образуется и рекрутируется к Х-хромосоме для того, чтобы изолировать факторы гипертранскрипции, в том числе MOF, от аутосом. В этой модели главная роль комплекса MSL заключается в том, чтобы даун-регулировать аутосомные гены, а не в том, чтобы ап-регулировать гены, сцепленные с X. Однако этой гипотезе противоречат два независимых исследования; в них показано, что утрата «нацеливания» комплекса MSL клетках культуры ткани самца уменьшали транскрипцию генов на Х-хромосоме, в то время как уровень экспрессии аутосомных генов не изменялся (Hamada et al., 2005; Straub et al., 2005b). Аналогичные результаты были недавно опубликованы относительно экспрессии сцепленного с X гена в мужской зародышевой линии (Gupta et al., 2006).

Сборка хроматина недавно была подразделена на связанную с репликацией и не зависимую от репликации откладку [deposition] нуклеосом. Последняя происходит в транскрипционно активных районах хроматина и включает замещение гистона H3 вариантом H3.З (глава 13). С этим наблюдением согласуется тот факт, что скорость включения гистона H3.З в Х-хромосому в клетках самца повышена по отношению к аутосомам (Mito et al., 2005).

 

3. Регулирование компенсации дозы начинается с измерения отношения Х:аутосомы

Каждый эмбрион должен сосчитать свои Х-хромосомы, чтобы принять критическое решение, выполнять ли компенсацию дозы или нет. Неправильное решение, например, неспособность ап-регулировать единственную Х-хромосому самца или аберрантная ап-регуляция обеих Х-хромосом самки, приводит к летальности. У Drosophila процесс счета Х-хромосом скоординирован с решением о детерминации пола (обзор см. Cline and Meyer, 1996). Фенотипический пол определяется числом Х-хромосом на ядро, так что эмбрионы XX являются самками, а эмбрионы XY — самцами. Y-хромосома необходима для фертильности, но, в отличие от млекопитающих, она не играет никакой роли в контроле фенотипического пола. Формально и пол, и компенсация дозы контролируются отношением Х: аутосомы, поскольку механизм счета Х-хромосом чувствителен к числу наборов аутосом. Это становится очевидным на триплоидах 2Х: ЗА, которые характеризуются отношением Х: А, промежуточным между самцами XY2A и самками XX: 2А. Триплоиды 2Х: ЗА дифференцируются как интерсексы со смесью мужских и женских клеток.

Отношение Х: А контролирует как детерминацию пола, так и компенсацию дозы, регулируя критический ген бинарного переключателя, Sex lethal (Sxl). Sxl кодирует специфичный для самок белок, связывающийся с РНК, который регулирует сплайсинг и трансляцию ключевых иРНК в путях детерминации пола и компенсации дозы, соответственно (рис. 16.5). Sex lethal кодируется Х-хромосомой и позитивно регулируется транскрипционными факторами, кодируемыми X, так что эмбрионы с двумя Х-хромосомами способны инициировать экспрессию Sxl с раннего, регулируемого промотора, Ре, тогда как эмбрионы с одной Х-хромосомой на ядро не могут экспрессировать Sxl с Ре. Это первоначальное временное различие в активации Sxl у ранних эмбрионов стабилизируется авторегуляторной петлей, в которой белок SXL позитивно регулирует сплайсинг своей собственной иРНК с поддерживающего промотора [maintenance promoter], который экспрессируется конститутивно. Sxl инициирует дифференцировку по женскому типу, регулируя сплайсинг гена transformer (tra) пол-специфичным образом. В свою очередь продукт этого гена (вместе с продуктом еще одного гена, transformed (tra2), представленного у обоих полов) направляет сплайсинг первичного транскрипта гена doublesex (dsx) на выработку регуляторного белка, который репрессирует специфичные для самцов гены-реализаторы, достигая таким образом женской половой дифференцировки. У мужских эмбрионов альтернативный способ сплайсинга транскриптов dsx происходит «по умолчанию» и ведет к выработке продукта, который репрессирует специфичные для самок гены-реализаторы, результатом чего является мужская половая дифференцировка.

Ключевой мишенью SXL в пути компенсации дозы является иРНК msl2 (Bashaw and Baker, 1997; Kelley et al., 1997). Связывающие SXL сайты локализованы и в 5’-, и в 3’-UTRs иРНК msl2. SXL в норме присутствует только у самок, у которых он репрессирует трансляцию иРНК msl2 путем ассоциации с ее UTRs (см. рис. 16.5). Если у самок SXL отсутствует, аберрантно включается [is turned on] компенсация дозы, и эти самки погибают. Наоборот, если SXL эктопически экспрессируется у самцов, компенсация дозы выключается, и самцы погибают. Эктопическая экспрессия MSL2 у самок достаточна для того, чтобы собрать комплексы MSL на обеих Х-хромосомах самки, показывая тем самым, что все другие компоненты MSL либо включены, либо стабилизированы экспрессией MSL2. Например, MSL1 и MSL2 в норме экспрессируются у самок, но нестабильны в отсутствие белка MSL2. MLE и MOF стабильны у самок, но не обнаруживают никакого специфического сродства к Х-хромосоме в отсутствие MSL2.

Суммируя все сказанное, можно сказать, что компенсация дозы должна реагировать на число Х-хромосом в ядре, и эти хромосомы подсчитываются на ранних стадиях эмбрионального развития. Самцы экспрессируют белок MSL2 (и, таким образом, комплекс MSL) «по умолчанию», тогда как самки репрессируют трансляцию MSL2, предотвращая несоответствующую компенсацию дозы, когда присутствуют две Х-хромосомы.

Рис. 16.5. Схема контроля детерминации пола и компенсации дозы

Если отношение Х/А равно I, регуляторный каскад ведет к женскому половому развитию. У самок присутствие продукта гена Sxl предотвращает трансляцию информации msl2 и сборку комплекса MSL. Если же отношение Х/А равно лишь 0,5, отсутствие каскада приводит «по умолчанию» к мужскому половому развитию и к формированию комплекса MSL

 

4. Некодирующие РНК roX облегчают сборку и «нацеливание» комплекса MSL на Х-хромосому

Одним из самых интригующих и таинственных аспектов компенсации дозы и у млекопитающих, и у Drosophila является роль некодирующих РНК в «нацеливании» компенсации на правильную хромосому (обзор см.: Gilfillan et al., 2004; Kelley, 2004; Straub et al., 2005a; см. также главу 17). У Drosophila две некодирующие РНК, называемые «RNA on X» (roX), не похожи друг на друга по размерам и последовательности и, тем не менее, функционируют, дублируя друг друга и «нацеливая» комплекс MSL на Х-хромосому самца (Meller and Rattner, 2002). Традиционный скрининг мутантов обычно не выявляет существование генов, кодирующих продукты с дублирующими функциями, такие как РНК roX. Скорее, РНК roX были открыты интуитивно как специфичные для самцов РНК в мозге взрослых особей (Amrein and Axel, 1997; Meller et al., 1997). При более близком рассмотрении у обеих РНК обнаруживается отсутствие существенных открытых рамок считывания и ко-локализация с комплексом MSL по длине Х-хромосомы. Функция РНК roX оставалась неизвестной, пока не были выделены мутанты и по roX1, и по roX2. Двойные мутанты-самцы погибали, демонстрируя совершенно неправильную локализацию комплексов MSL, тогда как одиночные мутанты-самцы не обладают известным фенотипом (Meller and Rattner, 2002). Это удивительно в свете того факта, что эти две РНК roX очень различны по величине (3.7 т. о. vs. 0.5–1.4 т. о.) и имеют мало сходства по нуклеотидным последовательностям Сверхэкспрессия белков MSL может частично преодолеть отсутствие РНК roX, что позволяет предположить, что эти белки обладают всеми существенными функциями компенсации дозы, но нуждаются в этих РНК для облегчения сборки или локализации (Oh et al., 2003).

РНК roX были выделены после совместной иммунопреципитации белков MSL, демонстрируя тем самым физическую ассоциацию этих РНК с данным комплексом (Meller et al., 2000; Smith et al., 2000). Неизвестно, сосуществуют ли РНК roX или же образуют два отдельных типа MSL. Серия делеций roX1 показала, что нет ни одного сегмента длиной 300 нуклеотидов, который был бы абсолютно существенным для функции, что заставляет предполагать внутреннюю избыточность (Stickenholz et al., 2003). HYR roX демонстрируют удивительный уровень гибкости; это позволяет думать, что они, скорее, могут декорировать поверхность комплекса MSL, чем образуют в нем какую-то высокоинвариантную структуру Частичная очистка комплекса позволяет предполагать наличие плотного кора, состоящего из белков MSL1, MSL2, MSL3 и MOF, причем РНК roX и геликаза MLE сохраняются лишь при очень низких концентрациях солей (Smith et al., 2000) Этот минимальный белковый коровый комплекс, лишенный РНК roX, все еще может in vitro специфически ацетилировать в нуклеосомах гистон Н4 по лизину 16 (Morales et al., 2004), что согласуется с идеей, что РНК roX участвуют в сборке или «нацеливании» компенсации дозы, а не играют прямую роль в регуляции генов.

Как комплекс MSL связывается с Х-хромосомой и что он распознает? В отсутствие обеих РНК roX или же либо MLE, MSL3, либо MOF частичные комплексы MSL связываются с подгруппой из 35—70 сайтов (рис. 16.6). Эти «высокоаффинные» сайты сравнили у мутантов mle, msl3 и mof и нашли, что на цитологическом уровне они в большой мере одинаковы, но их молекулярная идентичность пока еще неизвестна. Ключевым дефектом у мутантов mle может быть их неспособность инкорпорировать РНК roX в частичные комплексы, поскольку эти РНК ко-локализуются вместе с частичными комплексами в отсутствие MSL3 или MOF, но не в отсутствие MLE (Meller et al., 2000). В отсутствие либо MSL1, либо MSL2 ни один из остальных белков MSL или РНК roX не сохраняет способность распознавать Х-хромосому, что приводит к предположению, что MSL1 и MSL2 совместно обеспечивают по крайней мере первоначальную специфичность «нацеливания» на X. Тем не менее, ни один из этих белков не несет известный ДНК-связывающий мотив, и связывание с ДНК in vitro не было продемонстрировано.

Рис. 16.6. «Высокоаффинные» сайты

Препараты хромосом слюнных желез из личинок, несущих аллель типа «утраты функции» гена msl3 ( а, б ), или из контрольных личинок дикого типа ( в. г ). На а и г показаны изображения, полученные с фазовым контрастом, тогда как на б и в показаны те же хромосомы с иммуноокрашиванием на присутствие комплекса. На б комплекс ( зеленый цвет ) обнаруживается в меньшем числе сайтов, чем на в (перепечатано, с любезного разрешения, из: Demakova et al., 2003 [©Springer]

Что же могло бы быть сигналом специфичности на Х-хромосоме, что привлекало бы этот комплекс? Можно представить себе две очень общие модели регулирования целой хромосомы. Одиночный сайт или ограниченное число сайтов могли бы контролировать хромосому в cis-конфигурации, как это имеет место в случае Х-инактивации у млекопитающих (глава 17). Этот механизм требует либо компартментализации комплекса в специфическом месте ядра, либо регулирования на очень больших расстояниях посредством распространения факторов из центрального района на остальные части хромосомы. В соответствии с другим крайним вариантом, хромосома могла бы иметь уникальные идентифицирующие последовательности, разбросанные по всей ее длине. В этом случае любой сегмент хромосомы мог бы регулироваться автономно. Между этими двумя моделями находится целый спектр возможностей, включая комбинацию центральных контрольных районов с диспергированными последовательностями, которые облегчают регуляцию на больших расстояниях.

РНК roX в норме кодируются Х-хромосомой: ген roX1 находится возле ее конца, а ген roX2 — около середины эухроматической части Х-хромосомы. Подобно гену Xist у млекопитающих гены roX могут находиться на Х-хромосоме для того, чтобы «нацеливать» сборку комплекса MSL на эту хромосому. Когда гены roX перемещаются на аутосомы как трансгены, они энергично привлекают белки MSL к новым сайтам, в которые произошла вставка (рис. 16.7), где этот комплекс, по-видимому, распространяется в cis-конфигурации на разные расстояния во фланкирующие последовательности (Kelley et al., 1999; Kageyama et al., 2001). В специфических генетических условиях, например когда на Х-хромосоме нет конкурирующих эндогенных генов roX, неизменно наблюдается экстенсивное распространение с аутосомных трансгенов roX (рис. 16.7) (Park et al., 2002). Это экстенсивное распространение усиливается сверхэкспрессией MSL1 и MSL2, ключевых лимитирующих белков MSL, и уменьшается сверхэкспрессией РНК roX с конкурирующих трансгенов, позволяя предполагать, что успешная ко-транскрипционная сборка комплексов MSI может управлять локальным распространением (Oh et al., 2003). Эффективная сборка функциональных комплексов MSL в ядре может быть первичной функцией РНК roX. Первоначальная сборка в генах roX на Х-хромосоме должна, вероятно, усиливать эффективность «нацеливания» на Х-хромосому, но очевидно не является существенной для окончательного «нацеливания», поскольку гены roX могут функционировать в trans-конфигурации (Meller and Rattner, 2002)

Рис. 16.7. Распространение комплекса MSL от аутосомного трансгена пропорционально ослаблению функции эндогенных, сцепленных с X, генов roХb

Максимальное аутосомное распространение достигается тогда, когда трансген является единственным источником РНК гоХ в клетке, ( а ) Хромосомы от самца с X дикого типа; присутствие аутосомного трансгена показывает узкая полоска MSL ( красный цвет ), ( б ) Самец с одним только активным сцепленным с X геном roХ . Комплекс MSL распространяется несколько больше, чем у дикого типа, ( в, г ) Экстенсивное распространение у самцов, несущих два разных трансгена и Х-хромосому с делецией обоих генов гоХ (перепечатано, с любезного разрешения, из: Park et al., 2002 [©AAAS])

Помимо высокоаффинных сайтов, упоминавшихся выше, очевидно, что этот комплекс обнаруживает разные степени сродства к большому числу дополнительных сайтов вдоль всей Х-хромосомы (Demakova et al., 2003). В стабильных транслокационных штаммах распространение комплексов MSL с Х-хромосомы в смежные аутосомные последовательности не является очевидным (Fagegaltier and Baker, 2004). Следовательно, даже если распространение комплексов MSL является главным механизмом покрытия [covering] Х-хромосомы, весьма вероятно, что имеется некая дополнительная характеристика Х-хромосомы, являющаяся причиной того, что комплекс MSL очень благоприятствует связыванию с X, а не с аутосомами. Действительно, в результате исследования транслокаций Х: А и ограниченного набора полученных из X трансгенов оказывается, что большинство сегментов Х-хромосомы длиной — 30 т. о. обладают способностью привлекать комплекс MSL; более мелкие сегменты дают менее постоянные результаты (Oh et al., 2004).

Каким образом эти разнообразные наблюдения можно согласовать с моделью «нацеливания» комплекса MSL на Х-хромосому? Модель узнавания Х-хромосомы, лучше всего согласующаяся с существующими данными, изображена на рис. 16.8. В этой модели комплексы MSL собираются в сайтах транскрипции РНК roX и впоследствии получают доступ к фланкирующим и удаленным сайтам на Х-хромосоме на основе их относительного сродства к комплексу MSL. Происходит ли некоторая или даже основная часть «нацеливания» в норме исключительно в trans-конфигурации или же путем некоторого варианта локального распространения в cis-конфигурации — неизвестно. Однако ясно, что комплекс MSL явно предпочитает связываться с сегментами Х-хромосомы, а не с аутосомами. Хотя на сегодняшний день не известно, чтобы какая-то простая нуклеотидная последовательность однозначно определяла Х-хромосому, возможно, будет обнаружена некая вырожденная последовательность, когда целые геномы многочисленных видов Drosophila станут доступными для сравнения.

 

5. Балансировка между антагонистическими активностями ремоделинга хроматина

Политенная Х-хромосома самцов обнаруживает особую чувствительность к изменениям в дозе или активности нескольких регуляторов хроматина, которые, как полагают, являются общими, хромосома-неспецифичными факторами. Например, выяснить функциональное взаимодействие между комплексами, несущими ISWI, и комплексом MSL позволило наблюдение, что мутации гена Iswi типа «утраты функции» приводят у самцов к глобальному структурному эффекту в отношении Х-хромосомы: на препаратах слюнных желез эта хромосома выглядит чрезвычайно укороченной и толстой (рис. 16.9), причем комплекс MSL и H4K16ас располагаются внешне непрерывно, а не в виде тонких бэндов (Deuring et al., 2000). Молекулярная основа этого цитологического фенотипа неизвестна, но он совместим с моделью, в которой организация хроматина в отдельные домены была утрачена. Нормальные политенные хромосомы демонстрируют характерный паттерн относительно конденсированных дисков и деконденсированных междисковых участков и пуфов, и эта организация оказывается полностью отсутствующей в Х-хромосоме мутантных самцов Iswi. Короткая длина этой X может быть обусловлена утратой структуры и конденсацией, результатом чего является аномальное увеличение толщины за счет длины.

ISWI (imitation switch protein) — это АТФаза, обнаруженная у Drosophila в трех комплексах ремоделинга хроматина: NURF (nucleosome remodeling factor), ACF (ATP-dependent chromatin assembly and remodeling factor) и CHRAC (chromatin accessibility complex) (Smith and Peterson, 2005). Исследования in vitro показали, что ACF и CHRAC устанавливают регулярно упорядоченные цепочки нуклеосом, тогда как NURF нарушает периодичность нуклеосом. In vivo ACF и CHRAC ведут себя как факторы сборки хроматина, способствующие формированию хроматина в целом и репрессивных состояний хроматина в частности. Напротив, NURF изменяет положение нуклеосом на промоторе hsp 70, реконструированном in vitro, и его ремоделирующая активность существенно усиливается, если нуклеосомы сначала гиперацетилируются. Несмотря на очевидную биохимическую активность NURF в том отношении, что он делает хроматин более доступным, мутанты по nurf301 также обнаруживают аномально деконденсированную Х-хромосому у самцов, наблюдаемую у мутантов Iswi (Badenhorst et al., 2002).

Рис. 16.8. Модель «нацеливания» комплекса MSL на Х-хромосому

Комплекс собирается в сайте транскрипции генов roХ и получает доступ к различным сайтам по всей Х-хромосоме, сродство к которым у него варьирует от очень высокого до относительно низкого. Обратите внимание на то, что эта модель приложима к аутосомному распространению комплекса от эктопического гена roХ

Дефект Х-хромосомы, наблюдаемый в слюнных железах мутантов Iswi и nurf. можно видеть у трансгенных самок, где было индуцировано присутствие комплекса MSL; этот дефект не возникает в присутствии неактивного комплекса MSL у самцов, т. е. в отсутствие H4K16ас. Более того, исследования методом конкурирующего связывания in vitro [in vitro competition studies] с очищенным ISWI позволяют предполагать, что его способность взаимодействовать с изолированными нуклеосомами снижается ацетилированием «хвоста» гистона Н4 по лизину 16 (Corona et al., 2002). Согласно выдвинутому этими авторами спекулятивному предположению, активность MOF изменяет экспрессию сцепленных с X генов, уменьшая способности ISWI стимулировать формирование регулярных нуклеосомных последовательностей (Corona et al., 2002).

Рис. 16.9. Гипоморфные мутации гена Iswi затрагивают преимущественно структурную организацию Х-хромосомы у самцов

У самцов дикого типа Х-хромосома по своему общему виду сходна с плечом аутосомы (перепечатано, с любезного разрешения, из. Deuring et al., 2000 [©Elsevier])

Совершенно иной хромосомный фенотип наблюдается тогда, когда имеет место сверхэкспрессия белка гетерохроматина, SU(VAR)3—7 (Delattre et al., 2004). Белок SU(VAR)3—7 является структурным компонентом гетерохроматина, который ко-локализуется с НР1 (heterochromatin protein 1) и с метилтрансферазой лизина гистонов (НКМТ) SU(VAR)3-9 (глава 5). Хотя сверхэкспрессия Su(var)3—7 вызывает морфологические эффекты в хромосомах и самцов, и самок, Х-хромосома самцов затрагивается в наибольшей степени, поскольку она приобретает очень маленькие размеры и высоко-компактизированный вид.

Странно, что политенная Х-хромосома самцов более чувствительна, чем другие хромосомы, к изменениям в балансе компонентов хроматина с положительными либо отрицательными эффектами. Важным механизмом поддержания наследуемых состояний хроматина может быть конкуренция за повторную сборку [reassembly] факторов после синтеза ДНК. Возможно, гиперактивная политенная Х-хромосома самцов, в силу ее открытого в норме состояния, действует как ведущий индикатор, когда изменяется естественный баланс ключевых факторов, модулирующих хроматин (Lucchesi et al., 2005).

 

6. Перспективы

С ростом использования технологий микрочипов [microarray technologies] мы начинаем определять точный паттерн связывания комплекса MSL в масштабах всего генома и отличительные особенности генов, которые он регулирует (Alekseyenko et al., 2006; Gilfillan et al., 2006; Legube et al., 2006). Эти сведения несомненно приведут к лучшему пониманию того, каким образом этот комплекс «нацеливается» на Х-хромосому Понимание такого «нацеливания» должно, в свою очередь, помочь нам идентифицировать механизмы, с помощью которых комплекс MSL увеличивает экспрессию генов. Недавно полученные результаты показали, что кодирующие районы генов, а не регуляторные районы «вверх по течению», связываются комплексом MSL, что видно по H4K16ас на избранных генах. В этих результатах находит ключевую поддержку модель, согласно которой компенсация дозы происходит путем регулирования скорости транскрипционной элонгации и рециклирования РНК (Smith et al., 2001).

Полное выяснение молекулярного механизмка, ответственного за компенсацию дозы, потребует точного определения влияния комплекса MSL на общий механизм транскрипции. Белки MSL и РНК roX, по-видимому, предназначены для компенсации дозы, поскольку ни один из этих компонентов не требуется для жизнеспособности самок. Тем не менее, возможно, что многие дополнительные факторы способствуют компенсации дозы, но являются существенными и у самцов, и у самок в силу их общих ядерных, хромосомных или транскрипционных функций (Mendjan et al., 2006). В предстоящие годы идентификация этих факторов будет иметь очень большое значение для понимания биохимических основ двукратного увеличения экспрессии сцепленных с Х-хромосомой генов, наблюдаемого у самцов Drosophila. В конечном счете, понимание компенсации дозы даст ключевую информацию относительно организации хроматина в транскрипционные домены у высших организмов и позволит глубже проникнуть в молекулярные механизмы тонкой настройки наследуемой экспрессии генов в точных пределах.

 

Литература

Aasland R. and Stewart A.F., 1995. The chromo shadow domain, a second chromo domain in heterochromatin-binding protein 1, HP1. Nucleic Acids Res. 23: 3168–3173.

Akhtar A. and Becker P.B., 2000. Activation of transcription through histone H4 acetylation by MOF, an acetyltransferase essential for dosage compensation in Drosophila. Mol. Cell 5: 367–375.

Alekseyenko A.A., Larschan E., Lai W.R., Park P.J., and Kuroda M.I., 2006. High-resolution ChlP-chip analysis reveals that the Drosophila MSL complex selectively identifies active genes on the male X chromosome. Genes Dev., 20: 848–857.

Amrein H. and Axel R., 1997. Genes expressed in neurons of adult male Drosophila. Cell 88: 459–469.

Badenhorst P., Voas M.. Rebay I., and Wu C., 2002. Biological functions of the ISWI chromatin remodeling complex NURF. Genes Dev. 16: 3186–3198.

Bashaw G.J. and Baker B.S., 1997. The regulation of the Drosophila msl-2 gene reveals a function for sex-lethal in translational control. Cell 89: 789–798.

Birchler J.A., Pal-Bhadra M., and Bhadra U., 2003. Dosage dependent gene regulation and the compensation of the X chromosome in Drosophila males. Genetica 117: 179–190.

Bone J.R., Lavender J.. Richman R.. Palmer M.J.. Turner B.M., and Kuroda M.I., 1994. Acetylated histone H4 on the male X chromosome is associated with dosage compensation in Drosophila. Genes Dev. 8: 96-104.

Cline T.W. and Meyer B.J., 1996. Vive la difference: Males vs females in flies vs worms. Annu. Rev. Genet. 30: 637–702.

Copps K., Richman R., Lyman L.M., Chang K.A., Rampersad-Ammons J., and Kuroda M.I., 1998. Complex formation by the Drosophila MSL proteins: Role of the MSL2 RING finger in protein complex assembly. EMBO J. 17: 5409–5417.

Corona D.F., Clapier C.R., Becker P.B., and Tamkun J.W., 2002. Modulation of ISWI function by site-specific histone acetylation. EMBORep. 3: 242–247.

Delattre M., Spierer A., Jaquet Y., and Spierer P., 2004. Increased expression of Drosophila Su(var)3-7 triggers Su(var) 3-9-dependent hete-rochromatin formation. J. Cell Sci. 117: 6239–6247.

Demakova O.V., Kotlikova I.V., Gordadze PR., Alekseyenko A.A., Kuroda M.I., and Zhimulev I.F., 2003. The MSL complex levels are critical for its correct targeting to the chromosomes in Drosophila melanogaster. Chromosoma 112: 103–115.

Deuring R., Fanti L., Armstrong J.A., Sarte M., Papoulas O., Prestel M., Daubresse G., Verardo M., Moseley S.L., Berloco M., et al., 2000. The ISWI chromatin-remodeling protein is required for gene expression and the maintenance of higher order chromatin structure in vivo. Mol. Cell 5: 355–365.

Eisen A., Utley R.T., Nourani A., Allard S., Schmidt P., Lane W.S., Lucchesi J.C., and Cote J., 2001. The yeast NuA4 and Drosophila MSL complexes contain homologous subunits important for transcription regulation. J. Biol. Chem. 276: 3484–3491.

Fagegaltier D. and Baker B.S., 2004. X chromosome sites autonomously recruit the dosage compensation complex in Drosophila males. PLoS Biol. 2: e341.

Gilfillan G.D., Dahlsveen I.K., and Becker P.B., 2004. Lifting a chromosome: Dosage compensation in Drosophila melanogaster. FEBS Lett. 567: 8-14.

Gilfillan G.D., StraubT., de Wit E., Greil E., Lamm R., van Steensel B., and Becker P.B., 2006. Chromosome-wide gene-specific targeting of the Drosophila dosage compensation complex. Genes Dev., 20: 858–870.

Gorman M., Franke A., and Baker B.S., 1995. Molecular characterization of the male-specific lethal-3 gene and investigations of the regulation of dosage compensation in Drosophila Development 121: 463–475.

Gu W., Szauter P., and Lucchesi J.C., 1998. Targeting of MOF, a putative histone acetyl transferase, to the X chromosome of Drosophila melanogaster. Dev. Genet. 22: 56–64.

Hamada F.N., Park P.J., Gordadze P.R., and Kuroda M.I., 2005. Global regulation of X chromosomal genes by the MSL complex in Drosophila melanogaster. Genes Dev., 19: 2289–2294.

HilfikerA., Hilfiker-Kleiner D., PannutiA., and Lucchesi J.C., 1997. mof, a putative acetyl transferase gene related to the Tlp60 and MOZ human genes and to the SAS genes of yeast, is required for dosage compensation in Drosophila. EMBO J. 16: 2054–2060.

Jin Y., Wang Y, Walker D.L., Dong H., Conley C, Johansen J, and Johansen K.M., 1999. JIL-1: A novel chromosomal tandem kinase implicated in transcriptional regulation in Drosophila. Mol. Cell 4: 129–135.

Kageyama Y., Mengus G., Gilfillan G., Kennedy H.G., Stucken-holz C., Kelley R.L., and Kuroda M.I., 2001. Association and spreading of the Drosophila dosage compensation complex from a discrete roX1 chromatin entry site. EMBO J., 20: 2236–2245.

Kelley R.L., 2004. Path to equality strewn with roX. Dev. Biol. 269: 18–25.

Kelley R.L., Wang J., Bell L., and Kuroda M.I., 1997. Sex lethal controls dosage compensation in Drosophila by a non-splicing mechanism. Nature 387: 195–199.

Kelley R.L., Meller V.H., Gordadze P.R., Roman G., Davis R.L., and Kuroda M.I., 1999. Epigenetic spreading of the Drosophila dosage compensation complex from roX RNA genes into flanking chromatin. Cell 98: 513–522.

Kelley R.L., Solovyeva I., Lyman L.M., Richman R., Solovyev V., and Kuroda M.I., 1995. Expression of msl-2 causes assembly of dosage compensation regulators on the X chromosomes and female lethality in Drosophila. Cell 81: 867–877.

Koonin E.V., Zhou S., and Lucchesi J.C., 1995. The chromo superfamily: New members, duplication of the chromo domain and possible role in delivering transcription regulators to chromatin. Nucleic Acids Res. 23: 4229–4233.

Kuroda M.I., Keman M.J., KreberR., Ganetzky B., and Baker B.S., 1991. The maleless protein associates with the X chromosome to regulate dosage compensation in Drosophila. Cell 66: 935–947.

KuschT., Florens L., Macdonald W.H., Swanson S.K., Glaser R.L., Yates J.R., III, Abmayr S.M., Washburn M.R, and Workman J.L., 2004. Acetylation by Tip60 is required for selective histone variant exchange at DNA lesions. Science 306: 2084–2087.

Lee C.C., Chang K.A., Kurtoda M.I., and Hurwitz J., 1997. The NTPase/helicase activities of Drosophila maleless, an essential factor in dosage compensation. EMBO J. 16: 2671–2681.

Legube G., McWeeney S.K., Lercher M.J., and Akhtar A., 2006. X-chromosome-wide profiling of MSL-1 distribution and dosage compensation in Drosophila. Genes Dev., 20: 871–883.

Lucchesi J.C. and Manning J.E., 1987. Gene dosage compensation in Drosophila melanogaster. Adv. Genet. 24: 371–429.

Lucchesi J.C., Kelly W.G., and Panning B., 2005. Chromatin remodeling in dosage compensation. Annu. Rev. Genet. 39: 615–651.

Marin I., 2003. Evolution of chromatin-remodeling complexes: Comparative genomics reveals the ancient origin of “novel” compensasome genes. J. Mol. Evol. 56: 527–539.

Meller V.H. and Rattner B.P., 2002. The roXgenes encode redundant male-specific lethal transcripts required for targeting of the MSL complex. EMBO J. 21: 1084–1091.

Meller V.H., Wu K.H., Roman G., Kuroda M.L., and Davis R.L., 1997. roX1 RNA paints the X chromosome of male Drosophila and is regulated by the dosage compensation system. Cell 88: 445–457.

Meller V.H., Gordadze PR., Park Y., ChuX., Stuckenholz C., Kelley R.L., and Kuroda M.L., 2000. Ordered assembly of roX RNAs into MSL complexes on the dosage-compensated X chromosome in Drosophila. Curr. Biol. 10: 136–143.

Mendjan S., Taipale M., Kind J., Holz H., Gebhardt P., Schelder M., Verfneulen M., Buscaino A., Duncan K., Mueller J., et al., 20(56. Nuclear pore components are involved in the transcriptional regulation of dosage compensation in Drosophila. Mol. Cell 21: 811–823.

Mlito Y., Henikoff J.G., and Henikoff S., 2005. Genome-scale profiling of histone H3 3 replacement patterns. Nat. Genet. 37: 1090–1097.

Morales V., Straub X, Neumann M.F., Mengus G., Akhtar A., and Becker P.B., 2004. Functional integration of the histone acetyl-transferase MOF into the dosage compensation complex. EMBO J. 23: 2258–2268.

Morgan T.H., 1932. The scientific basis of evolution. Norton, New York, p. 80.

Oh H., Bone J.R., and Kuroda M.I., 2004. Multiple classes of MSL binding sites target dosage compensation to the X chromosome of Drosophila. Curr. Biol. 14: 481–487.

Oh H., Park Y., and Kuroda M.L, 2003. Local spreading of MSL complexes from roX genes on the Drosophda X chromosome. Genes Dev. 17: 1334–1339.

Palmer M.J., MergnerVA., Richman R., Manning J.E., Kuroda M.L, and Lucchesi J. C., 1993. The male-specific lethal-one (msi-1) gene of Drosophila melanogaster encodes a novel protein that associates with the X chromosome in males. Genetics 134: 545–557.

Pannuti A and Lucchesi J.C., 2000. Recycling to remodel: Evolution ofdos-age-compensation complexes. Curr. Opm. Genet. Dev. 10: 644–650.

Pardo P.S., Leung J.K., Lucchesi J.C., and Pereira-Smith O.M., 2002. MRG15, a novel chromodomain protein, is present in two distinct multiprotein complexes involved in transcriptional activation. J. Biol. Chem. 277: 50860-50866.

Park Y., Kelley R.L., Oh H., Kuroda M.L., and Meller V.H., 2002. Extent of chromatin spreading determined by roX RNA recruitment of MSL proteins. Science 298: 1620-1623

Sass G.L., Pannuti A., and Lucchesi J.C.. 2003. Male-specific lethal complex of Drosophila targets activated regions ofthe X chromosome for chromatin remodeling. Proc. Natl. Acad. Sci. 100: 8287–8291.

Schalch T., Duda S., Sargent D.F., and Richmond T.J., 2005. X-ray structure of a tetranucleosome and its implications for the chromatin fibre. Nature 436: 138–141.

Scott M.J., Pan L.L., Cleland S.B., Knox A.L., and Heinrich J., 2000. MS LI plays a central role in assembly of the MSL complex, essential for dosage compensation in Drosophila. EMBO J.. 19: 144–155.

Sif S., 2004. ATP-dependent nucleosome remodeling complexes: Enzymes tailored to deal with chromatin. J. Cell Biochem. 91: 1087–1098.

Smith C.L. and Peterson C.L., 2005. ATP-dependent chromatin remodeling. Curr. Top. Dev. Biol. 65: 115–148.

Smith E.R., Allis C.D., and Lucchesi J.C., 2001. Linking global histone acetylation to the transcription enhancement of X-chromosomal genes in Drosophila males. J. Biol.Chem. 276: 31483-31486.

Smith E.R., Cayrou G., Huang R., Lane W.S., Cote J., and Lucchesi J.C., 2005. A human protein complex homologous to the Drosophila MSL complex is responsible for the majority of histone H4 acety-lation at lysine 16. Mol. Cell. Biol. 25: 9175–9188.

Smith E.R., Pannuti A., GuW., SteumagelA., Cook R.G., Allis C.D., and Lucchesi J.C., 2000. The Drosophila MSL complex acetylates histone H4 at lysine 16, a chromatin modification linked to dosage compensation. Mol. Cell. Biol., 20: 312-318

Smith E.R., Eisen A., GuW., Sattah M., Pannuti A., Zhou J., Cook R.G., Lucchesi J.C., and Allis C.D., 1998. ESA1 is a histone acetyltransferase that is essential for growth in yeast. Proc. Natl. Acad. Scl 95: 3561–3565.

Straub T., Dahlsveen I.K., and Becker P.B., 2005a. Dosage compensation in flies: Mechanism, models, mystery. FEBS Lett. 579: 3258–3263.

Straub T., Gilfillan C.D., Maier V.K., and Becker P.B., 2005b. The Drosophila MSL complex activates the transcription of target genes. Genes Dev., 19: 2284–2288.

Straub T., Neumann M.F., Prestel M., Kremmer E., Kaether C, Haass C, and Becker P.B., 2005c. Stable chromosomal association of MSL2 defines a dosage-compensated nuclear compartment. Chromosoma 114: 352–364.

Stuckenholz C, Meller V.H., and Kuroda M.L, 2003. Functional redundancy within roX1, a noncoding RNA involved in dosage compensation in Drosophila melanogaster. Genetics 164: 1003–1014.

Suka N., Luo K., and Grunstein M., 2002. Sir2p and Sas2p opposingly regulate acetylation of yeast histone H4 lysinel6 and spreading of heterochromatin. Nat. Genet. 32: 378–383.

Turner B.M., Birley A.J., and Lavender J., 1992. Histone H4 isoforms acetylated at specific lysine residues define individual chromosomes and chromatin domains in Drosophila polytene nuclei. Cell 69: 375–384.

Wang Y., Zhang W., Jin Y., Johansen J., and Johansen K.M., 2001. The JIL-1 tandem kinase mediates histone H3 phosphorylation and is required for maintenance of chromatin structure in Drosophila. Cell 105: 433–443.