ЖурналыПодпискаАрхивКнигиПроектыО насРекламаДоставка/ОплатаКонтакты
+7 (495) 428-43-29
  • Главная
  • / Журналы
  • / Вернуться в журнал
  • / Содержание номера
  • / Статья
Молекулярные механизмы изменений структуры хроматина, происходящих при эффектах положения гена

Молекулярные механизмы изменений структуры хроматина, происходящих при эффектах положения гена

Авторы:
Шестакова Е.А.,
Солодовников А.А.,
Лавров С.А.

Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4-2):21-27.

DOI: 10.17116/molgen20254304221

Прочитано: 466 раз

Резюме

Гетерохроматиновый эффект положения гена (ЭП) характеризуется ингибированием экспрессии эухроматинового гена при его перемещении в зону гетерохроматина на той же хромосоме, например, в случае инверсий (цис-действующий ЭП), или при контакте гена с гетерохроматином, ассоциированным с аллелью того же гена на гомологичной хромосоме в трехмерном пространстве ядра (транс-действующий ЭП). Также наблюдается так называемый обратный ЭП, при котором ингибируются гетерохроматиновые гены, оказавшиеся в эухроматиновом окружении. Большинство данных по изучению ЭП получены с использованием генетической системы Drosophila melanogaster, имеющей четыре хромосомы, объединенные в хромоцентр. Гетерохроматиновый цис-действующий ЭП характерен для инверсий, таких как In(2)A4; In(1)wm4. Молекулярные механизмы цис-действующего ЭП включают в себя изменения уровня экспрессии ряда генов, связанные с изменениями количества специфических модификаций гистоновых белков, белков гетерохроматина (НР1), и специфических малых РНК, включая piRNA. В случае цис-действующего ЭП хорошо изучено распространение на эухроматиновый ген гетерохроматиновых модификаций (H3K9me2/3), и белков, характерных для гетерохроматина (белок гетерохроматина HP1a), ведущее к ингибированию экспрессии ряда генов. Гетерохроматиновый транс-действующий ЭП детально исследован только в небольшом количестве случаев, таких как инверсия In(2)A4 и инсерция фрагмента сателлитных ДНК в ген brown (bwD). В обоих случаях перестройки произошли на второй хромосоме Drosophila melanogaster. Молекулярные механизмы транс-действующего ЭП менее изучены, чем в случае цис-действующего ЭП. В транс-действующем ЭП для инверсии In(2)A4 показано участие SU(VAR)2-HP2, SAYP, SETDB1. В качестве перспективных исследований следует отметить изучение влияния на цис- и транс-действующие ЭП мутаций prod и D1, затрагивающих целостность хромоцентров, объединяющих хромосомы в Drosophila melanogaster.

Ключевые слова

  • гетерохроматиновый эффект положения (ЭП)
  • Drosophila melanogaster
  • цис-действующий ЭП
  • транс-действующий ЭП
  • In(2)A4
  • In(1)wm4
  • prod
  • H3K9me2/3
  • HP1a

Дата поступления: 30.09.2025

Дата принятия в печать: 15.10.2025

Дата публикации: 08.12.2025

Литература / References
  1. Muller HJ. Types of visible variations induced by X-rays in Drosophila. Journal of Genetics. 1930;22:299-334. https://doi.org/10.1007/BF02984195
  2. Michailidis J, Murray ND, Graves JAM. A correlation between development time and variegated position effect in Drosophila melanogaster. Genetics Research. 1988;52(2):119-123. https://doi.org/10.1017/S0016672300027488
  3. Elgin SC, Reuter G. Position-effect variegation, heterochromatin formation, and gene silencing in Drosophila. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2013;5(8):a017780. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a017780
  4. Berloco M, Palumbo G, Piacentini L, Pimpinelli S, Fanti L. Position effect variegation and viability are both sensitive to dosage of constitutive heterochromatin in Drosophila. G3 (Bethesda). 2014;4(9):1709-1716. https://doi.org/10.1534/g3.114.013045
  5. Weiler K, Wakimoto B. Suppression of heterochromatic gene variegation can be used to distinguish and characterize E(var) genes potentially important for chromosome structure in Drosophila melanogaster. Molecular Genetics and Genomics. 2002;266(6):922-932. https://doi.org/10.1007/s00438-001-0633-6
  6. Ebert A, Schotta G, Lein S, Kubicek S, Krauss V, Jenuwein T, Reuter G. Su(var) genes regulate the balance between euchromatin and heterochromatin in Drosophila. Genes and Development. 2004;18(23):2973-2983 https://doi.org/10.1101/gad.323004
  7. Schotta G, Ebert A, Dorn R, Reuter G. Position-effect variegation and the genetic dissection of chromatin regulation in Drosophila. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2003;14(1):67-75. https://doi.org/10.1016/s1084-9521(02)00138-6
  8. Gu T, Gracheva E, Lee M, Leung W, Bieser S, Nielsen A, Smiley AT, Vuong NNT, Walther M, Reuter G, Elgin SCR, Arsham AM. Heterochromatin-based silencing of a foreign tandem repeat in Drosophila melanogaster shows unusual biochemistry and temperature sensitivity. bioRxiv. 2025;2025.07.31.667933. https://doi.org/10.1101/2025.07.31.667933
  9. Dorer DR, Henikoff S. Expansions of transgene repeats cause heterochromatin formation and gene silencing in Drosophila. Cell. 1994;77(7):993-1002. https://doi.org/10.1016/0092-8674(94)90439-1
  10. Sentmanat MF, Elgin SCR. Ectopic assembly of heterochromatin in Drosophila melanogaster triggered by transposable elements. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2012;109(35):14104-14109. https://doi.org/10.1073/pnas.1207036109
  11. Solodovnikov A, Lavrov S. Exact breakpoints of the In(1)wm4 rearrangement. MicroPublication Biology. 2022;2022. https://doi.org/10.17912/micropub.biology.000608
  12. Abramov YuA, Kibanov MV, Gvozdev VA, Lavrov SA. Genetic and molecular analysis of gene trans-inactivation caused by homologous eu-heterochromatic chromosome rearrangement in Drosophila melanogaster. Doklady Biochemistry and Biophysics. 2011;437(1):72-76. https://doi.org/10.1134/S1607672911020050
  13. Abramov YA, Shatskikh AS, Maksimenko OG, Bonaccorsi S, Gvozdev VA, Lavrov SA. The differences between cis- and trans-gene inactivation caused by heterochromatin in drosophila. Genetics. 2016;202(1):93-106. https://doi.org/10.1534/genetics.115.181693
  14. Henikoff S, Dreesen TD. Trans-inactivation of the drosophila brown gene: evidence for transcriptional repression and somatic pairing dependence. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1989;86(17):6704-6708. https://doi.org/10.1073/pnas.86.17.6704
  15. Talbert PB, LeCiel CD, Henikoff S. Modification of the Drosophila heterochromatic mutation brownDominant by linkage alterations. Genetics. 1994;136(2):559-571. https://doi.org/10.1093/genetics/136.2.559
  16. Henikoff S, Jackson JM, Talbert PB. Distance and pairing effects on the brownDominant heterochromatic element in Drosophila. Genetics. 1995; 140(3):1007-1017. https://doi.org/10.1093/genetics/140.3.1007
  17. Lu BY, Emtage PCR, Duyf BJ, Hilliker AJ, Eissenberg JC. Heterochromatin protein 1 is required for the normal expression of two heterochromatin genes in Drosophila. Genetics. 2000;155(2):699-708. https://doi.org/10.1093/genetics/155.2.699
  18. Lundberg LE, Stenberg P, Larsson J. HP1a, Su(var)3-9, SETDB1 and POF stimulate or repress gene expression depending on genomic position, gene length and expression pattern in Drosophila melanogaster. Nucleic Acids Research. 2013;41(8):4481-4494. https://doi.org/10.1093/nar/gkt158
  19. Padeken J, Methot SP, Gasser SM. Establishment of H3K9-methylated heterochromatin and its functions in tissue differentiation and maintenance. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2022;23(9):623-640. https://doi.org/10.1038/s41580-022-00483-w
  20. Grewal SIS. The molecular basis of heterochromatin assembly and epigenetic inheritance. Molecular Cell. 2023;83(11):1767-1785. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2023.04.020
  21. Hamali B, Amine AAA, Al-Sady B. Regulation of the heterochromatin spreading reaction by trans- acting factors. Open Biology. 2023;13(11):230271. https://doi.org/10.1098/rsob.230271
  22. Francastel C, Walters MC, Groudine M, Martin DI. A functional enhancer suppresses silencing of a transgene and prevents its localization close to centromeric heterochromatin. Cell. 1999;99(3):259-269. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(00)81657-8
  23. Shatskikh AS, Abramov YA, Lavrov SA. Trans-inactivation: repression in a wrong place. Fly (Austin). 2017;11(2):96-103. https://doi.org/10.1080/19336934.2016.1225634
  24. Deng H, Cai W, Wang C, Lerach S, Delattre M, Girton J, Johansen J, Johansen KM. JIL-1 and Su(var)3-7 interact genetically and counteract each other’s effect on position-effect variegation in Drosophila. Genetics. 2010;185(4):1183-1192. https://doi.org/10.1534/genetics.110.117150
  25. Wang C, Li Y, Cai W, Bao X, Girton J, Johansen J, Johansen KM. Histone H3S10 phosphorylation by the JIL-1 kinase in pericentric heterochromatin and on the 4th chromosome creates a composite H3S10phK9me2 epigenetic mark. Chromosoma. 2014;123(3):273-280. https://doi.org/10.1007/s00412-014-0450-4
  26. Albig C, Wang C, Dann GP, Wojcik F, Schauer T, Krause S, Maenner S, Cai W, Li Y, Girton J, Muir TW, Johansen J, Johansen KM, Becker PB, Regnard C. JASPer controls interphase histone H3S10 phosphorylation by chromosomal kinase JIL-1 in Drosophila. Nature Communications. 2019; 10(1):5343. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13174-6
  27. Jayakrishnan M, Havlova M, Veverka V, Regnard C, Becker PB. Genomic context-dependent histone H3K36 methylation by three Drosophila methyltransferases and implications for dedicated chromatin readers. Nucleic Acids Research. 2025;53(6). https://doi.org/10.1093/nar/gkaf202
  28. MacPherson Q, Beltran B, Spakowitz AJ. Bottom — up modeling of chromatin segregation due to epigenetic modifications. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2018;115(50):12739-12744. https://doi.org/10.1073/pnas.1812268115
  29. Stutzman AV, Hill CA, Armstrong RL, Gohil R, Duronio RJ, Dowen JM, McKay DJ. Heterochromatic 3D genome organization is directed by HP1a- and H3K9-dependent and independent mechanisms. Molecular Cell. 2024;84(11):2017-2035.e6. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.05.002
  30. Seller CA, Cho CY, O’Farrell PH. Rapid embryonic cell cycles defer the establishment of heterochromatin by Eggless/SetDB1 in Drosophila. Genes and Development. 2019;33(7-8):403-417. https://doi.org/10.1101/gad.321646.118
  31. Tang R, Zhou M, Chen Y, Jiang Z, Fan X, Zhang J, Dong A, Lv L, Mao S, Chen F, Min J, Liu K, Yuan K. Early embryonic establishment of constitutive heterochromatin involves H3K14ac-mediated recruitment of eggless/SetDB1. bioRxiv. 2023. https://doi.org/10.1101/2023.12.10.570967
  32. Weiler KS, Wakimoto BT. Heterochromatin and gene expression in drosophila. Annual Review of Genetics. 1995;29(1):577-605. https://doi.org/10.1146/annurev.ge.29.120195.003045
  33. Danzer JR, Wallrath LL. Mechanisms of HP1-mediated gene silencing in Drosophila. Development. 2004;131(15):3571-3580. https://doi.org/10.1242/dev.01223
  34. Kumar Y, Sengupta D, Bickmore W. Recent advances in the spatial organization of the mammalian genome. Journal of Biosciences. 2020;45:18. https://doi.org/10.1007/s12038-019-9968-1
  35. Ilyin AA, Kononkova AD, Golova AV, Shloma VV, Olenkina OM, Nenasheva VV, Abramov YA, Kotov AA, Maksimov DA, Laktionov PP, Pindyurin AV, Galitsyna AA, Ulianov SV, Khrameeva EE, Gelfand MS, Belyakin SN, Razin SV, Shevelyov YY. Comparison of genome architecture at two stages of male germline cell differentiation in drosophila. Nucleic Acids Research. 2022;50(6):3203-3225. https://doi.org/10.1093/nar/gkac109
  36. Shevelyov YY. Interactions of chromatin with the nuclear lamina and nuclear pore complexes. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(21). https://doi.org/10.3390/ijms242115771
  37. Doronin SA, Ilyin AA, Kononkova AD, Solovyev MA, Olenkina OM, Nenasheva VV, Mikhaleva EA, Lavrov SA, Ivannikova AY, Simonov RA, Fedotova AA, Khrameeva EE, Ulianov SV, Razin SV, Shevelyov YY. Nucleoporin Elys attaches peripheral chromatin to the nuclear pores in interphase nuclei. Communications Biology. 2024;7(1):783. https://doi.org/10.1038/s42003-024-06495-w
  38. Josse T, Mokrani-Benhelli H, Benferhat R, Shestakova E, Mansuroglu Z, Kakanakou H. Billecocq A, Bouloy M, Bonnefoy E. Association of the interferon-beta gene with pericentromeric heterochromatin is dynamically regulated during virus infection through a YY1-dependent mechanism. Nucleic Acids Research. 2012;40(10):4396-4411. https://doi.org/10.1093/nar/gks050
  39. Strom AR, Emelyanov AV, Mir M, Fyodorov DV, Darzacq X, Karpen GH. Phase separation drives heterochromatin domain formation. Nature. 2017; 547(7662):241-245. https://doi.org/10.1038/nature22989
  40. Tortora MMC, Brennan LD, Karpen G, Jost D. HP1-driven phase separation recapitulates the thermodynamics and kinetics of heterochromatin condensate formation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.120(33):e2211855120. https://doi.org/10.1073/pnas.2211855120
  41. Park J, Kim JJ, Ryu JK. Mechanism of phase condensation for chromosome architecture and function. Experimental & Molecular Medicine. 2024;56(4):809-819. https://doi.org/10.1038/s12276-024-01226-x
  42. Vogel MJ, Pagie L, Talhout W, Nieuwland M, Kerkhoven RM, van Steensel B. High-resolution mapping of heterochromatin redistribution in a drosophila position-effect variegation model. Epigenetics & Chromatin. 2009; 2(1):1. https://doi.org/10.1186/1756-8935-2-1
  43. Solodovnikov AA, Gvozdev VA, Lavrov SA. High level of gene transcription at the embryonic stage leads to the suppression of heterochromatic trans-inactivation in Drosophila melanogaster adults. Biochemistry(Moscow). 2020;85(4):472-479. https://doi.org/10.1134/S0006297920040070
  44. Jagannathan M, Cummings R, Yamashita YM. A conserved function for pericentromeric satellite DNA. Elife. 2018;7:e34122. https://doi.org/10.7554/eLife.34122
  45. Jagannathan M, Cummings R, Yamashita YM. The modular mechanism of chromocenter formation in drosophila. Elife. 2019;8:e43938 https://doi.org/10.7554/eLife.43938
  46. Chavan A, Skrutl L, Uliana F, Pfister M, Brandle F, Tirian L, Baptista D, Handler D, Burke D, Sintsova A, Beltrao P, Brennecke J, Jagannathan M. Multi-tissue characterization of the constitutive heterochromatin proteome in Drosophila identifies a link between satellite DNA organization and transposon repression. PLoS Biology. 2025;23(1):e3002984. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002984
  47. Солодовников А.А., Шестакова Е.А., Лавров С.А., Гвоздев В.А. Влияние мутации гена prod на структуру гетерохроматина при эффекте положения гена у Drosophila melanogaster. XI Международная конференция молодых ученых: биоинформатиков, биотехнологов, биофизиков, вирусологов, молекулярных биологов и специалистов фундаментальной медицины (OPENBIO). Сборник тезисов; 2024; Новосибирск, Наукоград Кольцово, РФ. С. 558-560. https://doi.org/10.25205/978-5-4437-1691-6-275
  48. Шестакова Е.А., Солодовников А.А., Лавров С.А. Влияние мутации в гене prod (prodk08810) на эффект положения гена у Drosophila melanogaster. Биотехнология. 2024;40(7):122. https://doi.org/10.56304/S0234275824071785
slide-cover
slide-cover

Рекомендуем статьи по данной теме:

Дерматоскопические и патогистологические особенности дерматофибром.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):685-694

Высокая безопасность филлеров на основе агарозы. Собственное наблюдение.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):676-684

Коррекция признаков старения кожи лица с помощью экзосом.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):668-674

Антибактериальная резистентность в дерматологии: современный взгляд на проблему и место амоксициллина и клавулановой кислоты в лечении бактериальных инфекций кожи.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):660-667

Дерматозы как ятрогенное осложнение инвазивных аппаратных процедур.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):652-658

Эволюция эмолентов и активных компонентов в дерматологии.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):641-650

Лекарственно-индуцированная саркоидоподобная реакция на фоне терапии ингибиторами BRAF/MEK метастатической меланомы.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):632-640

Мазь такролимуса: селективный T-клеточный иммуносупрессант в дерматологии.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):619-630

Клинический случай лечения препаратом нетакимаб пациента с псориазом среднетяжелой степени тяжести, ассоциированным с метаболическим синдромом.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):613-618

Современные подходы к терапии NCMT-инфекций, передаваемых половым путем (N. gonorrhoeae, C. trachomatis, M. genitalium, T. vaginalis). Часть II. M. genitalium.Клиническая дерматология и венерология. 2026;25(4):603-612

Издательство «Медиа Сфера»
РекламаДоставка/ОплатаО насКонтактыОбучение для редакцийПолитика конфиденциальностиПолитика обработки персональных данныхПубличная оферта на реализацию издательской продукции
ЖурналыПодпискаАрхивКнигиПроекты
  • RuStore

© 1998-2026

  • Телефоны издательства:

  • +7 (495) 482-41-18
  • +7 (495) 482-43-29

  • Прямой телефон отдела подписки
    (только по вопросам заказов и доставки журналов)

  • +7 (800) 250-18-12

  • пн-пт с 10:00 до 18:00

  • Telegram
  • VK
info@mediasphera.ru

  • Почтовый адрес:

  • Издательство «Медиа Сфера»,
    а/я 54, Москва, Россия, 127238

  • RuStore

© 1998-2026