Структура и функция энхансеров

Помимо промоторов обеспечивать механизм дифференциальной транскрипции генов может другой тип цис-регуляторных участков. Эти последовательности ДНК называют энхансерами. Впервые они были открыты в вирусах, однако в настоящее время известно, что они имеются и в клетках эукариот. Один из первых обнаруженных клеточных энхансеров контролирует клеточную специфичность транскрипции генов иммуноглобулинов. Джиллис и др. (Gillies et al., 1983) с помощью трансфекции вводили клонированный ген тяжелой цепи иммуноглобулина в культивируемые опухолевые В-лимфоциты, которые утратили способность продуцировать свои собственные тяжелые цепи. С этой целью клонированный ген добавляли в раствор фосфата кальция и смешивали с лимфоцитами. В небольшом проценте случаев этот ген попадал в клетки и встраивался в ядерные хромосомы. Полученные трансфицированные клетки миеломы приобретали способность синтезировать тяжелую цепь, кодируемую встроившимся геном. Однако если вводился тот же самый ген, но без небольшого участка интрона между вариабельной и константной областями, то транскрипция этого гена была очень незначительна. Внутри интрона существовал участок, необходимый для транскрипции (рис. 12.8).

Потребность в энхансерной последовательности может объяснить, почему не происходит беспорядочной транскрипции со всех промоторных последовательностей в генах вариабельной области, по-

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

__________________ МЕХАНИЗМЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТРАНСКРИПЦИИ ГЕНОВ_____________________________ 145

*

Рис. 12.8. Тканевая специфичность влияния энхансерного элемента. Ген тяжелой цепи иммуноглобулина был выделен из линии клеток миеломы, синтезирующих IgG, и клонирован. В исходных клетках сегменты VDJ были транспонированы (как обсуждалось в гл. 10) в участок вблизи локуса Сγ. Одни клоны сохраняли интактными, тогда как в других удаляли с помощью рестриктаз различные части интрона между экзонами VDJ и Сγ. ДНК полученных клонов трансфицировали в миеломные клетки, которые утратили собственные гены иммуноглобулинов. Затем из трансфицированных клеток выделяли образовавшуюся мРНК и фракционировали ее с помощью электрофореза в полиакриламидном геле вместе с мРНК из линии трансфицированных фибробластов мыши и из исходных клеток миеломы. РНК переносили с помощью блоттинга на нитроцеллюлозный фильтр и гибридизовали с радиоактивным фрагментом из участка Сγ. В случае если участок Сγ транскрибируется с клонированных генов, радиоактивный зонд должен присоединяться к нему. С помощью зонда было показано, что Cγ-мРНК синтезируется только в тех клонах, которые содержали определенный участок интрона (отмечены пятнами). Однако после трансфекции в фибробласты мыши даже полный клонированный ген не транскрибировал γ-мРНК. (Протокол и данные из Gillies et al.,. 1983.)

скольку для того, чтобы функционировать, промотор должен быть размещен вблизи энхансера. При переключении классов участок энхансера остается у фрагмента VDJ (рис. 12.9). Энхансеры могут объяснить также тканеспецифическую транскрипцию, так как клонированные гены иммуноглобулинов не транскрибируются после введения в ядра клеток, не являющихся В-лимфоцитами (Gillies et al., 1983; Banerji et al., 1983). Кроме того, если участок энхансера тяжелой цепи иммуноглобулина встроен в клонированный ген ß-цепи глобина, то он более чем в 100 раз стимулирует транскрипцию этого гена после его введения в клетку миеломы. Таким образом, перед нами специфический участок ДНК, который стимулирует транскрипцию лежащих поблизости генов в клетках определенного типа.