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Variación por efecto de posición

La variegación por efecto de posición ( PEV ) es una variegación causada por el silenciamiento de un gen en algunas células debido a su yuxtaposición anormal con la heterocromat...

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La variegación por efecto de posición ( PEV ) es una variegación causada por el silenciamiento de un gen en algunas células debido a su yuxtaposición anormal con la heterocromatina a través de reordenamiento o transposición . [ 1 ] También se asocia con cambios en la conformación de la cromatina . [ 2 ]

Descripción general

El ejemplo clásico es la translocación w m4 (speak white-mottled-4) de Drosophila . En esta mutación , una inversión en el cromosoma X colocó el gen white junto a la heterocromatina pericéntrica, o una secuencia de repeticiones que se vuelve heterocromática. [ 3 ] Normalmente, el gen white se expresa en todas las células del ojo de la Drosophila adulta, lo que resulta en un fenotipo de ojos rojos . En el mutante w[m4], el color del ojo era variegado (mosaico rojo-blanco) donde el gen white se expresaba en algunas células de los ojos y no en otras. La mutación fue descrita por primera vez por Hermann Muller en 1930. [ 4 ] PEV es una inactivación génica inducida por heterocromatina . [ 5 ] Fenómenos de silenciamiento génico similares a este también se han observado en S. cerevisiae y S. pombe . [ 5 ] 

Normalmente, las secuencias de ADN de barrera impiden que la región heterocromática se extienda a la eucromatina , pero ya no están presentes en las moscas que heredan ciertos reordenamientos cromosómicos. [ 6 ]

Etimología

PEV es un efecto de posición porque el cambio en la posición de un gen desde su posición original a algún lugar cerca de una región heterocromática tiene un efecto en su expresión . [ 7 ] El efecto es la variegación en un fenotipo particular, es decir, la aparición de parches irregulares de diferente color(es), debido a la expresión del gen original de tipo silvestre en algunas células del tejido pero no en otras, [ 8 ] como se ve en el ojo de Drosophila melanogaster mutada .

Sin embargo, es posible que el efecto del gen silenciado no sea visible fenotípicamente en algunos casos. El PEV se observó por primera vez en Drosophila porque fue uno de los primeros organismos en los que se utilizó la irradiación con rayos X como inductor de mutaciones. [ 1 ] Los rayos X pueden causar reordenamientos cromosómicos que pueden dar lugar al PEV. [ 1 ]

Mecanismos

Entre varios modelos, dos modelos epigenéticos son populares. Uno es la propagación en cis de la heterocromatina más allá del punto de ruptura de la reordenación. Las interacciones en trans entran en juego cuando el modelo de propagación en cis no puede explicar ciertos fenómenos. [ 5 ]

propagación cis

Según este modelo, la heterocromatina fuerza una conformación de cromatina alterada en la región eucromática. Debido a esto, la maquinaria transcripcional no puede acceder al gen, lo que conduce a la inhibición de la transcripción. [ 5 ] En otras palabras, la heterocromatina se propaga y causa el silenciamiento génico al empaquetar la región normalmente eucromática. [ 2 ] Pero este modelo no logra explicar algunos aspectos de la PEV. Por ejemplo, la variegación puede inducirse en un gen ubicado a varios megabases del punto de ruptura heterocromática-eucromática debido a reordenamientos en dicho punto de ruptura. Además, la austeridad del fenotipo variegado puede verse alterada por la distancia de la región heterocromática al punto de ruptura. [ 5 ]

Esto sugiere que las interacciones trans son cruciales para la PEV.

interacciones trans 

Estas son interacciones entre las diferentes regiones heterocromáticas y la organización cromosómica global en el núcleo en interfase. [ 5 ] Los reordenamientos debidos al PEV colocan el gen reportero en un nuevo compartimento del núcleo donde la maquinaria transcripcional requerida no está disponible, silenciando así el gen y modificando la estructura de la cromatina. [ 2 ]

Estos dos mecanismos también se influyen mutuamente. El mecanismo que predomina para influir en el fenotipo depende del tipo de heterocromatina y de la complejidad del reordenamiento. [ 5 ]

Supresión en Drosophila melanogaster

Las mutaciones en los genes mus son candidatas como modificadores de PEV, ya que estos genes están involucrados en el mantenimiento y reparación de los cromosomas. La estructura cromosómica en la proximidad del punto de ruptura parece ser un determinante importante del proceso de inactivación del gen. Se aislaron seis mutaciones cromosómicas secundarias mus con w m4 . Se colocó una copia del gen white de tipo silvestre adyacente a la heterocromatina. Los diferentes mutantes mus que se tomaron fueron: mus 201 D1 , mus 205 B1 , mus 208 B1 , mus 209 B1 , mus 210 B1 , mus 211 B1 . Se construyó una cepa con el reemplazo del cromosoma X estándar con w m4 . Se observó que la supresión de PEV no es una característica de las mutaciones mus en general. Solo para el homocigoto mus 209 B1 , la variegación fue suprimida significativamente. Además, cuando son homocigotos, 2735 y D-1368 y todas las combinaciones heteroalélicas de sus mutaciones Pcna suprimen fuertemente el PEV. [ 9 ]

En otros organismos

En el ratón

En ratones, se ha observado una variación en el color del pelaje. Cuando una región autosómica que contiene un gen del color del pelaje se inserta en el cromosoma X, se observa un silenciamiento variable del alelo . Sin embargo, la variación se observa solo en las hembras que presentan esta inserción junto con una mutación homocigótica en el gen original del color del pelaje. [ 1 ] El alelo de tipo silvestre se inactiva debido a la heterocromatinización. [ 1 ]

En las plantas

En plantas, se ha observado PEV en Oenothera blandina . El silenciamiento de genes eucromáticos ocurre cuando los genes se ubican en un nuevo entorno heterocromático. [ 1 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 Elgin, Sarah CR; Reuter, Gunter (agosto de 2013). "Variación por efecto de posición, formación de heterocromatina y silenciamiento génico en Drosophila" . Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 5 (8) a017780. doi : 10.1101/cshperspect.a017780 . ISSN 1943-0264 . PMC 3721279. PMID 23906716 .   
  2. 1 2 3 Lloyd, Vett K.; Sinclair, Don A.; Grigliatti, Thomas A. (1999-04-01). "Impronta genómica y variegación de efecto de posición en Drosophila melanogaster" . Genetics . 151 ( 4): 1503– 1516. doi : 10.1093/genetics/151.4.1503 . ISSN 0016-6731 . PMC 1460573. PMID 10101173 .   
  3. ^ Vogel, Maartje J.; Pagie, Ludo; Talhout, Wendy; Nieuwland, Marja; Kerkhoven, Ron M.; van Steensel, Bas (29 de enero de 2009). "Mapeo de alta resolución de la redistribución de la heterocromatina en un modelo de variegación del efecto de posición de Drosophila" . Epigenética y cromatina . 2 (1): 1. CiteSeerX 10.1.1.332.4382 . doi : 10.1186/1756-8935-2-1 . ISSN 1756-8935 . PMC 2644302 . PMID 19178722 .    
  4. ↑ Hermann J. Muller (1930). "Tipos de variaciones visibles inducidas por rayos X en Drosophila". Journal of Genetics . 22 (3). Springer India: 299– 334. doi : 10.1007/BF02984195 . S2CID 40797289 . 
  5. 1 2 3 4 5 6 7 Wakimoto, Barbara T (1998-05-01). "Más allá del nucleosoma: aspectos epigenéticos de la variación de efecto de posición en Drosophila" . Cell . 93 (3): 321– 324. doi : 10.1016/S0092-8674(00)81159-9 . PMID 9590165 . 
  6. ↑ Biología molecular de la célula . Estados Unidos de América: Garland Science, Taylor & Francis Group, LLC, una empresa de Informa, 711 Third Avenue, Nueva York, NY 10017, EE. UU. 3 Park Square, Milton Park, Abingdon, OX14 4RN, Reino Unido. 2015. pág. 195. ISBN  978-0-8153-4432-2.
  7. ↑ "efecto de posición" .
  8. ↑ Tartof, Kenneth D.; Hobbs, Cheryl; Jones, Marilyn (1984-07-01). "Una base estructural para los efectos de posición variables". Cell . 37 ( 3): 869– 878. doi : 10.1016/0092-8674(84)90422-7 . PMID 6086148. S2CID 36914243 .  
  9. ↑ Henderson, DS; Banga, SS; Grigliatti, TA; Boyd, JB (1994-03-15). "La sensibilidad a los mutágenos y la supresión de la variegación por efecto de posición resultan de mutaciones en mus209, el gen de Drosophila que codifica PCNA" . The EMBO Journal . 13 (6): 1450– 1459. doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06399.x . ISSN 0261-4189 . PMC 394963. PMID 7907981 .   

Referencias adicionales seleccionadas

  • Aagaard L., Laible G., Selenko P., Schmid M., Dorn R., Schotta G., Kuhfittig S., Wolf A., Lebersorger A., ​​Singh PB, Reuter G., Jenuwein T. (1999). "Los homólogos funcionales de mamíferos del modificador PEV de Drosophila Su(var)3-9 codifican proteínas asociadas al centrómero que forman complejos con el componente de heterocromatina M31" . EMBO J. 18 ( 7): 1923–38 . doi : 10.1093/ emboj /18.7.1923 . PMC 1171278. PMID 10202156 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Buchner K., Roth P., Schotta G., Krauss V., Saumweber H., Reuter G., Dorn R. (2000). "Complejidad genética y molecular del modificador de variegación de efecto de posición mod(mdg4) en Drosophila" . Genetics . 155 ( 1): 141– 57. doi : 10.1093/genetics/155.1.141 . PMC 1461079. PMID 10790390 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Dorn R., Krauss V., Reuter G., Saumweber H. (1993). "El potenciador de la variegación por efecto de posición de Drosophila, E(var)3-93D, codifica una proteína de cromatina que contiene un dominio conservado común a varios reguladores transcripcionales" . Proc Natl Acad Sci USA . 90 (23): 11376–80 . Bibcode : 1993PNAS...9011376D . doi : 10.1073 / pnas.90.23.11376 . PMC 47985. PMID 8248257 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Ebert A., Schotta G., Lein S., Kubicek S., Krauss V., Jenuwein T., Reuter G. (2004). "Los genes Su(var) regulan el equilibrio entre eucromatina y heterocromatina en Drosophila" . Genes Dev . 18 (23): 2973–83 . doi : 10.1101/gad.323004 . PMC 534657. PMID 15574598 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Eissenberg JC, Morris GD, Reuter G., Hartnett T. (1992). "La proteína HP-1 asociada a la heterocromatina es una proteína esencial en Drosophila con efectos dependientes de la dosis sobre la variegación por efecto de posición" . Genetics . 131 ( 2): 345– 352. doi : 10.1093/genetics/131.2.345 . PMC 1205009. PMID 1644277 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Jenuwein T., Laible G., Dorn R., Reuter G. (1998). "Las proteínas del dominio SET modulan los dominios de la cromatina en la eucromatina y la heterocromatina" . Cell Mol Life Sci . 54 (1): 80– 93. doi : 10.1007/s000180050127 . PMC 11147257. PMID 9487389. S2CID 7769686 .   {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Schotta G., Ebert A., Krauss V., Fischer A., ​​Hoffmann J., Rea S., Jenuwein T., Dorn R., Reuter G. (2002). "Función central de Drosophila SU(VAR)3-9 en la metilación de la histona H3-K9 y el silenciamiento génico heterocromático" . EMBO J. 21 ( 5): 1121– 31. doi : 10.1093/emboj/21.5.1121 . PMC 125909. PMID 11867540 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Tschiersch B., Hofmann A., Krauss V., Dorn R., Korge G., Reuter G. (1994). "La proteína codificada por el gen supresor de variegación por efecto de posición Su(var)3-9 de Drosophila combina dominios de reguladores antagónicos de complejos de genes homeóticos" . EMBO J. 13 ( 16): 3822–31 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06693.x . PMC 395295. PMID 7915232 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Flybase