Enhancer (Genetik) - Enhancer (genetics)

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Hier sehen Sie ein vierstufiges Diagramm, das die Verwendung eines Enhancers darstellt. Innerhalb dieser DNA-Sequenz binden Protein(e), bekannt als Transkriptionsfaktor(en), an den Enhancer und erhöhen die Aktivität des Promotors.
  1. DNA
  2. Verstärker
  3. Promoter
  4. Gen
  5. Transkriptionsaktivatorprotein
  6. Mediatorprotein
  7. RNA-Polymerase

In der Genetik ist ein Enhancer eine kurze (50–1500 bp) DNA- Region , die von Proteinen ( Aktivatoren ) gebunden werden kann , um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Transkription eines bestimmten Gens auftritt. Diese Proteine ​​werden üblicherweise als Transkriptionsfaktoren bezeichnet . Enhancer wirken cis . Sie können bis zu 1 Mbp (1.000.000 bp) vom Gen entfernt liegen, stromaufwärts oder stromabwärts von der Startstelle. Es gibt Hunderttausende von Enhancern im menschlichen Genom. Sie kommen sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten vor.

Die erste Entdeckung eines eukaryotischen Enhancers fand 1983 im Gen der schweren Kette des Immunglobulins statt . Dieser Enhancer, der sich im großen Intron befindet, lieferte eine Erklärung für die transkriptionelle Aktivierung von umgeordneten Vh-Gen-Promotoren, während nicht umgeordnete Vh-Promotoren inaktiv blieben.

Standorte

In eukaryotischen Zellen die Struktur des Chromatins wird Komplex von DNA in einer Art und Weise gefaltet , die funktionell der Zustand charakteristisch supercoiled ahmen prokaryotische DNA, so dass , obwohl der Enhancer - DNA aus dem Gen , in einer linearen Art und Weise weit sein kann, räumlich nahe der ist Promotor und Gen. Dies ermöglicht es, mit den allgemeinen Transkriptionsfaktoren und der RNA-Polymerase II zu interagieren . Der gleiche Mechanismus gilt für Schalldämpfer im eukaryotischen Genom. Silencer sind Antagonisten von Enhancern, die, wenn sie an ihre entsprechenden Transkriptionsfaktoren, die Repressoren genannt werden , gebunden sind , die Transkription des Gens unterdrücken. Silencer und Enhancer können sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden oder können sogar dieselbe Region sein, die sich nur durch den Transkriptionsfaktor unterscheidet, an den die Region bindet.

Ein Enhancer kann stromaufwärts oder stromabwärts des von ihm regulierten Gens lokalisiert sein . Darüber hinaus muss sich ein Enhancer nicht in der Nähe der Transkriptionsinitiationsstelle befinden, um die Transkription zu beeinflussen, da einige gefunden wurden, die sich in mehreren hunderttausend Basenpaaren stromaufwärts oder stromabwärts der Startstelle befinden. Enhancer wirken nicht auf die Promotorregion selbst, sondern werden von Aktivatorproteinen gebunden . Diese Aktivatorproteine ​​interagieren mit dem Mediatorkomplex , der die Polymerase II und die allgemeinen Transkriptionsfaktoren rekrutiert, die dann mit der Transkription der Gene beginnen. Enhancer können auch innerhalb von Introns gefunden werden . Die Orientierung eines Enhancers kann sogar umgekehrt werden, ohne seine Funktion zu beeinträchtigen. Außerdem kann ein Enhancer ausgeschnitten und an anderer Stelle im Chromosom eingefügt werden und trotzdem die Gentranskription beeinflussen. Dies ist ein Grund dafür, dass Introns- Polymorphismen Effekte haben können, obwohl sie nicht translatiert werden . Enhancer können auch in der exonischen Region eines nicht verwandten Gens gefunden werden und sie können auf Gene auf einem anderen Chromosom wirken .

Enhancer werden durch p300-CBP gebunden und ihre Lage kann durch ChIP-seq gegenüber dieser Familie von Coaktivatoren vorhergesagt werden .

Enhancer, Transkriptionsfaktoren, Mediatorkomplex und DNA-Schleifen in der Säugetiertranskription

Regulation der Transkription bei Säugetieren . Eine aktive Enhancer-Regulationsregion der DNA wird in die Lage versetzt, mit der Promotor- DNA-Region ihres Zielgens durch die Bildung einer Chromosomenschleife zu interagieren . Dies kann die Synthese von Boten-RNA (mRNA) durch RNA-Polymerase II (RNAP II) initiieren, die an den Promotor an der Transkriptionsstartstelle des Gens gebunden ist . Die Schleife wird durch ein am Enhancer und ein am Promotor verankertes Architekturprotein stabilisiert und diese Proteine ​​werden miteinander verbunden, um ein Dimer zu bilden (rote Zickzacklinien). Spezifische regulatorische Transkriptionsfaktoren binden an DNA-Sequenzmotive auf dem Enhancer. Allgemeine Transkriptionsfaktoren binden an den Promotor. Wenn ein Transkriptionsfaktor durch ein Signal aktiviert wird (hier angezeigt als Phosphorylierung, angezeigt durch einen kleinen roten Stern auf einem Transkriptionsfaktor auf dem Enhancer), wird der Enhancer aktiviert und kann nun seinen Zielpromotor aktivieren. Der aktive Enhancer wird auf jedem DNA-Strang in entgegengesetzte Richtungen durch gebundene RNAP IIs transkribiert. Mediator (ein Komplex bestehend aus etwa 26 Proteinen in einer wechselwirkenden Struktur) übermittelt regulatorische Signale von den Enhancer-DNA-gebundenen Transkriptionsfaktoren an den Promotor.

Die Genexpression in Säugern wird durch viele cis-regulatorische Elemente reguliert , einschließlich Kernpromotoren und promotornahen Elementen , die sich in der Nähe der Transkriptionsstartstellen von Genen befinden. Core-Promotoren reichen aus, um die Transkriptionsinitiation zu steuern, weisen jedoch im Allgemeinen eine geringe Grundaktivität auf. Andere wichtige cis-regulatorische Module sind in DNA-Regionen lokalisiert, die von den Transkriptionsstartstellen entfernt sind. Dazu gehören Verstärker, Schalldämpfer , Isolatoren und Halteelemente. In dieser Konstellation von Elementen spielen Enhancer und ihre assoziierten Transkriptionsfaktoren eine führende Rolle bei der Regulation der Genexpression. Ein Enhancer, der in einer DNA-Region entfernt vom Promotor eines Gens lokalisiert ist, kann einen sehr großen Einfluss auf die Genexpression haben, wobei einige Gene aufgrund eines aktivierten Enhancers eine bis zu 100-fach erhöhte Expression erfahren.

Enhancer sind Regionen des Genoms, die wichtige Genregulationselemente sind. Enhancer kontrollieren zelltypspezifische Genexpressionsprogramme, meistens durch Schleifen über lange Distanzen, um in physische Nähe zu den Promotoren ihrer Zielgene zu gelangen. Während es Hunderttausende von Enhancer-DNA-Regionen gibt, werden für einen bestimmten Gewebetyp nur spezifische Enhancer in die Nähe der Promotoren gebracht, die sie regulieren. In einer Studie an kortikalen Neuronen des Gehirns wurden 24.937 Schleifen gefunden, die Enhancer zu ihren Zielpromotoren bringen. Mehrere Enhancer, jeder oft in Zehn- oder Hunderttausenden von Nukleotiden entfernt von ihren Zielgenen, bilden eine Schleife zu ihren Zielgen-Promotoren und können miteinander koordinieren, um die Expression ihres gemeinsamen Zielgens zu kontrollieren.

Die schematische Darstellung in diesem Abschnitt zeigt einen Enhancer, der sich umkreist, um in enge physische Nähe zum Promotor eines Zielgens zu gelangen. Die Schleife wird durch ein Dimer eines Konnektorproteins (zB Dimer von CTCF oder YY1 ) stabilisiert , wobei ein Mitglied des Dimers an seinem Bindungsmotiv am Enhancer verankert ist und das andere Mitglied an seinem Bindungsmotiv am Promotor verankert ist (dargestellt durch das rote Zickzacklinien in der Abbildung). Mehrere zellfunktionsspezifische Transkriptionsfaktoren (es gibt etwa 1.600 Transkriptionsfaktoren in einer menschlichen Zelle) binden im Allgemeinen an spezifische Motive auf einem Enhancer und eine kleine Kombination dieser Enhancer-gebundenen Transkriptionsfaktoren regiert, wenn sie durch eine DNA-Schleife in die Nähe eines Promotors gebracht wird Transkriptionsniveau des Zielgens. Mediator (ein Komplex, der normalerweise aus etwa 26 Proteinen in einer wechselwirkenden Struktur besteht) kommuniziert regulatorische Signale von Enhancer-DNA-gebundenen Transkriptionsfaktoren direkt an das an den Promotor gebundene RNA-Polymerase II (pol II)-Enzym.

Enhancer werden, wenn sie aktiv sind, im Allgemeinen von beiden DNA-Strängen mit RNA-Polymerasen, die in zwei verschiedene Richtungen wirken, transkribiert, wodurch zwei Enhancer-RNAs (eRNAs) erzeugt werden, wie in der Abbildung dargestellt. Ein inaktiver Enhancer kann von einem inaktiven Transkriptionsfaktor gebunden werden. Die Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors kann ihn aktivieren, und dieser aktivierte Transkriptionsfaktor kann dann den Enhancer aktivieren, an den er gebunden ist (siehe kleiner roter Stern, der die Phosphorylierung des an den Enhancer gebundenen Transkriptionsfaktors in der Illustration darstellt). Ein aktivierter Enhancer beginnt mit der Transkription seiner RNA, bevor er die Transkription von Messenger-RNA von seinem Zielgen aktiviert.

Theorien

Ab 2005 gibt es zwei verschiedene Theorien über die Informationsverarbeitung, die auf Enhancern stattfindet:

  • Enhanceosomen – beruhen auf einer hochkooperativen , koordinierten Aktion und können durch einzelne Punktmutationen , die die Bindungsstellen einzelner Proteine ​​​​bewegen oder entfernen , deaktiviert werden .
  • Flexible Billboards – weniger integrativ, mehrere Proteine ​​regulieren unabhängig die Genexpression und ihre Summe wird von der basalen Transkriptionsmaschinerie eingelesen.

Beispiele im menschlichen Genom

HACNS1

HACNS1 (auch bekannt als CENTG2 und befindet sich in der Human Accelerated Region 2) ist ein Gen-Enhancer, „der möglicherweise zur Evolution des einzigartig opponierbaren menschlichen Daumens beigetragen hat , und möglicherweise auch Modifikationen im Knöchel oder Fuß , die es dem Menschen ermöglichen, auf zwei zu gehen Beine". Bisherige Beweise zeigen, dass HACNS1 von den 110.000 im menschlichen Genom identifizierten Gen-Enhancer-Sequenzen die stärkste Veränderung während der Evolution des Menschen nach der Trennung von den Vorfahren der Schimpansen erfahren hat .

GADD45G

Ein Enhancer in der Nähe des Gens GADD45g wurde beschrieben, der das Gehirnwachstum bei Schimpansen und anderen Säugetieren regulieren kann, aber nicht beim Menschen. Der GADD45G-Regulator bei Mäusen und Schimpansen ist in Regionen des Gehirns aktiv, in denen sich Zellen befinden, die den Kortex, das ventrale Vorderhirn und den Thalamus bilden, und kann die weitere Neurogenese unterdrücken. Der Verlust des GADD45G-Enhancers beim Menschen kann zu einer Zunahme bestimmter neuronaler Populationen und zur Expansion des Vorderhirns beim Menschen beitragen.

In der Entwicklungsbiologie

Die Entwicklung, Differenzierung und das Wachstum von Zellen und Geweben erfordern genau regulierte Muster der Genexpression . Enhancer wirken als cis-regulatorische Elemente , um sowohl die räumliche als auch die zeitliche Kontrolle der Entwicklung zu vermitteln, indem sie die Transkription in bestimmten Zellen aktivieren und/oder in anderen Zellen unterdrücken. Somit steuert die besondere Kombination von Transkriptionsfaktoren und anderen DNA-bindenden Proteinen in einem sich entwickelnden Gewebe, welche Gene in diesem Gewebe exprimiert werden. Enhancer ermöglichen die Verwendung desselben Gens in verschiedenen Prozessen in Raum und Zeit.

Identifizierung und Charakterisierung

Herkömmlicherweise wurden Enhancer durch Enhancer-Trap- Techniken unter Verwendung eines Reportergens oder durch vergleichende Sequenzanalyse und computergestützte Genomik identifiziert . In genetisch lenkbaren Modellen wie der Fruchtfliege Drosophila melanogaster kann beispielsweise ein Reporterkonstrukt wie das lacZ- Gen unter Verwendung eines P-Element- Transposons zufällig in das Genom integriert werden . Wenn das Reportergen in der Nähe eines Enhancers integriert, wird seine Expression das von diesem Enhancer gesteuerte Expressionsmuster widerspiegeln. Somit ermöglicht das Färben der Fliegen auf LacZ-Expression oder -Aktivität und das Klonieren der Sequenz, die die Integrationsstelle umgibt, die Identifizierung der Enhancer-Sequenz.

Die Entwicklung genomischer und epigenomischer Technologien hat jedoch die Aussichten für die Entdeckung von cis-regulatorischen Modulen (CRM) dramatisch verändert . Next-Generation-Sequencing (NGS)-Methoden ermöglichen jetzt funktionelle CRM-Discovery-Assays mit hohem Durchsatz und die enorm steigenden Mengen verfügbarer Daten, einschließlich groß angelegter Bibliotheken von Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen (TFBS) -Motiven, Sammlungen von annotierten, validierten CRMs, und umfangreiche epigenetische Daten über viele Zelltypen hinweg machen eine genaue rechnergestützte CRM-Erkennung zu einem erreichbaren Ziel. Ein Beispiel für einen NGS-basierten Ansatz namens DNase-seq ermöglichte die Identifizierung von Nukleosomen-verarmten oder offenen Chromatin-Regionen, die CRM enthalten können. In jüngerer Zeit wurden Techniken wie ATAC-seq entwickelt, die weniger Ausgangsmaterial benötigen. Nuzelosom-depletierte Regionen können in vivo durch Expression von Dam-Methylase identifiziert werden , was eine bessere Kontrolle der zelltypspezifischen Enhancer-Identifikation ermöglicht. Computermethoden umfassen vergleichende Genomik, Clustering bekannter oder vorhergesagter TF-Bindungsstellen und überwachte maschinelle Lernansätze, die auf bekannten CRMs trainiert wurden. Alle diese Methoden haben sich für die CRM-Erkennung als effektiv erwiesen, aber jede hat ihre eigenen Überlegungen und Einschränkungen, und jede unterliegt einer größeren oder geringeren Anzahl von falsch-positiven Identifizierungen. Beim vergleichenden Genomik-Ansatz kann die Sequenzkonservierung von nicht-kodierenden Regionen auf Enhancer hinweisen. Sequenzen von mehreren Spezies werden ausgerichtet und konservierte Regionen werden rechnerisch identifiziert. Identifizierte Sequenzen können dann an ein Reportergen wie grün fluoreszierendes Protein oder lacZ angehängt werden, um das in vivo- Muster der Genexpression zu bestimmen, die durch den Enhancer erzeugt wird, wenn er in einen Embryo injiziert wird. Die mRNA- Expression des Reporters kann durch in-situ- Hybridisierung sichtbar gemacht werden , die ein direkteres Maß der Enhancer-Aktivität liefert, da sie nicht den Komplexitäten der Translation und Proteinfaltung unterworfen ist . Obwohl viele Beweise auf eine Sequenzkonservierung für kritische Entwicklungsverstärker hinweisen, haben andere Arbeiten gezeigt, dass die Funktion von Enhancern mit geringer oder keiner Primärsequenzkonservierung konserviert werden kann. Zum Beispiel weisen die RET- Enhancer beim Menschen eine sehr geringe Sequenzkonservierung auf als die beim Zebrafisch , dennoch erzeugen die Sequenzen beider Spezies nahezu identische Muster der Reportergen-Expression beim Zebrafisch. In ähnlicher Weise wurde bei stark divergierenden Insekten (getrennt durch etwa 350 Millionen Jahre) festgestellt, dass ähnliche Genexpressionsmuster mehrerer Schlüsselgene durch ähnlich aufgebaute CRMs reguliert werden, obwohl diese CRMs keine nennenswerte Sequenzkonservierung zeigen, die durch Standardsequenz-Alignment-Methoden wie z BLAST .

Bei der Segmentierung von Insekten

Die Enhancer, die die frühe Segmentierung in Drosophila melanogaster- Embryonen bestimmen, gehören zu den am besten charakterisierten Entwicklungsverstärkern. Im frühen Fliegenembryo sind die Transkriptionsfaktoren des Gap-Gens für die Aktivierung und Unterdrückung einer Reihe von Segmentierungsgenen, wie beispielsweise der Paarregelgene, verantwortlich . Die Gap-Gene werden in Blöcken entlang der anterior-posterior-Achse der Fliege zusammen mit anderen Transkriptionsfaktoren mit mütterlicher Wirkung exprimiert, wodurch Zonen geschaffen werden, in denen verschiedene Kombinationen von Transkriptionsfaktoren exprimiert werden. Die Paarregelgene sind durch nicht-exprimierende Zellen voneinander getrennt. Außerdem sind die Expressionsstreifen für verschiedene Pair-Rule-Gene um einige Zelldurchmesser gegeneinander versetzt. Somit erzeugen einzigartige Kombinationen der Paarregel-Genexpression räumliche Domänen entlang der anterior-posterioren Achse, um jedes der 14 einzelnen Segmente einzurichten. Der 480 bp-Enhancer, der für das Antreiben des scharfen Streifens zwei des Paarregel-Gens Even-Skipped ( eve ) verantwortlich ist, wurde gut charakterisiert. Der Enhancer enthält 12 verschiedene Bindungsstellen für maternale und Gap-Gen-Transkriptionsfaktoren. Aktivierungs- und Repressionsstellen überlappen sich der Reihe nach. Eve wird nur in einem schmalen Zellstreifen exprimiert, der hohe Konzentrationen der Aktivatoren und niedrige Konzentrationen der Repressoren für diese Enhancer-Sequenz enthält. Andere Enhancer-Regionen treiben die Eva- Expression in 6 anderen Streifen im Embryo voran.

Bei der Wirbeltiermusterung

Die Einrichtung von Körperachsen ist ein entscheidender Schritt in der Tierentwicklung. Während der embryonalen Entwicklung der Maus ist Nodal , ein Ligand der transformierenden Wachstumsfaktor-Beta- Superfamilie, ein Schlüsselgen, das an der Musterung sowohl der anterior-posterior-Achse als auch der Links-Rechts-Achse des frühen Embryos beteiligt ist. Das Nodal- Gen enthält zwei Enhancer: den Proximal Epiblast Enhancer (PEE) und den Asymmetric Enhancer (ASE). Die PEE liegt stromaufwärts des Nodal-Gens und treibt die Nodal- Expression in dem Teil des Primitiv-Streaks an , der sich in den Knoten differenzieren wird (auch als Primitiv-Knoten bezeichnet ). Die PEE schaltet die Nodal-Expression als Reaktion auf eine Kombination von Wnt-Signalisierung plus einem zweiten, unbekannten Signal ein; daher bindet ein Mitglied der LEF/TCF-Transkriptionsfaktorfamilie wahrscheinlich an eine TCF-Bindungsstelle in den Zellen im Knoten. Die Diffusion von Nodal vom Knoten weg bildet einen Gradienten, der dann die sich erstreckende anterior-posteriore Achse des Embryos modelliert. Die ASE ist ein intronischer Enhancer, der vom Transkriptionsfaktor Fox1 der Gabelkopfdomäne gebunden wird . Zu Beginn der Entwicklung etabliert die Fox1-gesteuerte nodale Expression das viszerale Endoderm. Später in der Entwicklung, Fox1 zum ASE - Bindungs treibt Nodal Ausdruck auf der linken Seite der Seitenplatte Mesoderm , damit Festlegung links-rechts - Asymmetrie , die für asymmetrische Organentwicklung im Mesoderm.

Die Etablierung von drei Keimblättern während der Gastrulation ist ein weiterer wichtiger Schritt in der Tierentwicklung. Jedes der drei Keimblätter hat einzigartige Muster der Genexpression, die ihre Differenzierung und Entwicklung fördern. Das Endoderm wird früh in der Entwicklung durch die Gata4- Expression spezifiziert , und Gata4 steuert später die Darmmorphogenese. Die Gata4- Expression wird im frühen Embryo durch einen intronischen Enhancer kontrolliert, der einen anderen Transkriptionsfaktor der Forkhead-Domäne, FoxA2, ​​bindet. Anfänglich treibt der Enhancer eine breite Genexpression im gesamten Embryo an, aber die Expression wird schnell auf das Endoderm beschränkt, was darauf hindeutet, dass andere Repressoren an seiner Einschränkung beteiligt sein könnten. Spät in der Entwicklung schränkt derselbe Enhancer die Expression auf die Gewebe ein, die zu Magen und Pankreas werden. Ein zusätzlicher Enhancer ist für die Aufrechterhaltung der Gata4- Expression im Endoderm während der Zwischenstadien der Darmentwicklung verantwortlich .

Mehrere Enhancer fördern die Robustheit der Entwicklung

Einige Gene, die an kritischen Entwicklungsprozessen beteiligt sind, enthalten mehrere Enhancer mit überlappenden Funktionen. Sekundäre Enhancer oder "Shadow Enhancer" können viele Kilobasen entfernt vom primären Enhancer gefunden werden ("primär" bezieht sich normalerweise auf den ersten entdeckten Enhancer, der oft näher an dem von ihm regulierten Gen liegt). Jeder Enhancer steuert für sich genommen nahezu identische Muster der Genexpression. Sind die beiden Enhancer wirklich überflüssig? Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass mehrere Verstärker es Fruchtfliegen ermöglichen, Umweltstörungen, wie z. B. einen Temperaturanstieg, zu überleben. Bei erhöhter Temperatur kann ein einzelner Enhancer manchmal nicht das vollständige Expressionsmuster steuern, während die Anwesenheit beider Enhancer eine normale Genexpression ermöglicht.

Evolution von Entwicklungsmechanismen

Ein Forschungsthema der evolutionären Entwicklungsbiologie ("evo-devo") ist die Untersuchung der Rolle von Enhancern und anderen cis-regulatorischen Elementen bei der Erzeugung morphologischer Veränderungen durch Entwicklungsunterschiede zwischen Arten.

Stichling Pitx1

Neuere Arbeiten haben die Rolle von Enhancern bei morphologischen Veränderungen bei Dreistacheligen Stichlingen untersucht . Stichlinge existieren sowohl in Meeres- als auch in Süßwasserumgebungen, aber Stichlinge in vielen Süßwasserpopulationen haben ihre Bauchflossen (Anhängsel, die dem hinteren Glied von Tetrapoden homolog sind) vollständig verloren.
Pitx1 ist ein Homöobox- Gen, das an der Entwicklung der hinteren Gliedmaßen bei Wirbeltieren beteiligt ist. Vorläufige genetische Analysen zeigten, dass Veränderungen in der Expression dieses Gens für die Beckenverkleinerung bei Stichlingen verantwortlich waren. Fisch nur das Süßwasser exprimierenden Allel von PITX1 haben keine Becken Stacheln, während Fisch ein Marine - Allels Becken Stacheln zum Ausdruck behalten. Eine gründlichere Charakterisierung zeigte, dass eine 500 Basenpaare lange Enhancer-Sequenz für das Einschalten der Pitx1- Expression in der hinteren Flossenknospe verantwortlich ist . Dieser Enhancer befindet sich in der Nähe einer chromosomalen fragilen Stelle – einer DNA-Sequenz, die wahrscheinlich gebrochen und daher aufgrund einer ungenauen DNA-Reparatur eher mutiert wird . Diese fragile Stelle hat bei isolierten Süßwasserpopulationen zu wiederholten, unabhängigen Verlusten des Verstärkers geführt, der für die Pitx1- Expression in den Beckenstacheln verantwortlich ist, und ohne diesen Verstärker entwickeln Süßwasserfische keine Beckenstacheln.

In der Entwicklung des Flügelmusters von Drosophila

Pigmentierungsmuster stellen einen der auffälligsten und am leichtesten zu erkennenden Unterschiede zwischen verschiedenen Tierarten dar. Die Pigmentierung des Drosophila- Flügels hat sich als besonders zugängliches System erwiesen, um die Entwicklung komplexer Pigmentierungsphänotypen zu untersuchen. Der Flügel von Drosophila guttifera hat 12 dunkle Pigmentflecken und 4 hellgraue Zwischenvenenflecken. Pigmentflecken entstehen durch die Expression des gelben Gens, dessen Produkt schwarzes Melanin produziert . Jüngste Arbeiten haben gezeigt, dass zwei Enhancer im gelben Gen die Genexpression in genau diesem Muster erzeugen – der Venenpunkt-Enhancer steuert die Reporter-Gen-Expression in den 12 Spots und der Intervenen-Shader-Enhancer steuert die Reporter-Expression in den 4 verschiedenen Patches. Diese beiden Enhancer reagieren auf den Wnt-Signalweg , der durch flügellose Expression an allen pigmentierten Stellen aktiviert wird . Somit wird bei der Entwicklung der Pigmentierung komplexen Phänotyp , die gelben Pigment - Gene entwickelt Enhancer in Reaktion auf das Signal und wingless wingless Expression an neuen Standorten entwickelten neuartige Flügelmuster zu erzeugen.

Bei Entzündungen und Krebs

Jede Zelle enthält typischerweise mehrere Hundert einer speziellen Klasse von Enhancern, die sich über viele Kilobasen lange DNA-Sequenzen erstrecken, sogenannte „ Super-Enhancer “. Diese Enhancer enthalten eine Vielzahl von Bindungsstellen für sequenzspezifische, induzierbare Transkriptionsfaktoren und regulieren die Expression von Genen, die an der Zelldifferenzierung beteiligt sind. Während einer Entzündung erleichtert der Transkriptionsfaktor NF-κB den Umbau von Chromatin in einer Weise, die selektiv Cofaktoren von Enhancern mit hoher Besetzung umverteilt, wodurch Gene unterdrückt werden, die an der Aufrechterhaltung der zellulären Identifizierung beteiligt sind, deren Expression sie verstärken; Gleichzeitig aktiviert diese F-κB-getriebene Umgestaltung und Umverteilung andere Verstärker, die Veränderungen der Zellfunktion durch Entzündungen leiten. Infolgedessen programmiert eine Entzündung die Zellen neu und verändert ihre Interaktionen mit dem restlichen Gewebe und mit dem Immunsystem. Bei Krebs sind Proteine, die die NF-κB-Aktivität kontrollieren, fehlreguliert, was es malignen Zellen ermöglicht , ihre Abhängigkeit von Interaktionen mit lokalem Gewebe zu verringern und ihre Überwachung durch das Immunsystem behindert .

Siehe auch

Verweise

Externe Links