BRCa1 участвует в локализации рнк XIST на неактивной х-хромосоме

Введение . Инактивированная Х-хромосома (Xi) ассоциирована с некодирующей РНК XIST, с целым рядом белков и содержит многочисленные эпигенетические модификации хроматина, что приводит к ингибированию экспрессии большинства генов на этой хромосоме. В последние годы были получены данные, свидетельствующие о том, что супрессор опухолей BRCA1 также взаимодействует с Xi. Цель исследования – выявить колокализацию BRCA1 и РНК XIST и детально проанализировать пространственную организацию BRCA1 и РНК XIST на Xi с помощью конфокальной микроскопии с высоким пространственным разрешением и контрастом.

Материалы и методы . Объектом исследования служили диплоидные иммортализованные фибробласты человека линии IMR90hTERT. Для локализации BRCA1 и РНК XIST на Xi использовали метод флуоресцентной гибридизации in situ, сопряженный с иммунофлуоресцентным окрашиванием клеток, и конфокальную микроскопию. Для локализации BRCA1 и белков гетерохроматина-1 использовали метод двойного иммунофлуоресцентного окрашивания клеток и традиционную флуоресцентную микроскопию.

Результаты . Впервые исследования, проведенные с использованием конфокальной микроскопии, продемонстрировали на более высоком уровне разрешения, чем было представлено в предыдущих работах, колокализацию BRCA1 с зоной РНК XIST на Xi, выявленную с зондами к РНК XIST. C помощью BrdU выявлена также локализация BRCA1 c реплицирующимися участками Xi и аутосомами в поздней S-фазе клеточного цикла. В целом приведенные данные позволяют предположить участие BRCA1 в ингибировании экспрессии генов на Xi, обусловленном влиянием BRCA1 на ассоциацию РНК XIST с Xi. Помимо этого, впервые с использованием конфокальной микроскопии выявлена колокализация BRCA1 с реплицирующимися Xi и аутосомами, идентифицированными с использованием BrdU, в поздней S-фазе клеточного цикла, что указывает на возможное участие этого белка в репликации перицентромерных повторов хромосом. В поддержку этой гипотезы также свидетельствуют данные о колокализации BRCA1 с белком гетерохроматина-1α, присутствующим в перицентромерных участках всех хромосом.

Заключение . Полученные данные указывают на участие BRCA1 в ингибировании экспрессии генов на Xi в результате регуляции ассоциации некодирующей ингибирующей РНК XIST с Xi, а также в репликации гетерохроматиновых участков хромосом.

1. Jegu T., Aeby E., Lee J.T. the X chromosome in space. Nat Rev Genet 2017;18(6): 377–89. DOI: 10.1038/nrg.2017.17.

2. Yang. L., Froberg J., Lee J.T. Long noncoding RNAs: fresh perspectives into the RNA world. Trends Biochem Sci 2014;39(1):35–43. DOI: 10.1016/j.tibs.2013.10.002.

3. Heard E. Recent advances in X-chromosome inactivation. Curr Opin Cell Biol 2004;16(3):247–55. DOI: 10.1016/j.ceb.2004.03.005.

4. Chadwick B.P., Willard H.F. Multiple spatially distinct types of facultative heterochromatin on the human inactive X chromosome. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101(50):17450–5. DOI: 10.1073/pnas.0408021101.

5. Chadwick B.P., Lane T.F. BRCA1 associates with the inactive X chromosome in late S-phase, coupled with transient H2AX phosphorylation. Chromosoma 2005;114(6):432–9. DOI: 10.1007/s00412-005-0029-1.

6. Pageau G.J., Lawrence J.B. BRCA1 foci in normal S-phase nuclei are linked to interphase centromeres and replication of pericentric heterochromatin. J Cell Biol 2006;175(5):693–701. DOI: 10.1083/jcb.200602055.

7. Ganesan S.C., Silver D.P., Greenberg R.A. et al. BRCA1 supports XIST RNA concentration on the inactive X chromosome. Cell 2002;111(3):393–405.

8. Silver D.P., Dimitrov S.D., Feunteun J. et al. Further evidence for BRCA1 communication with the inactive X chromosome. Cell 2007;128(5):991– 1002. DOI: 10.1016/j.cell.2007.02.025.

9. Shestakova E.A. Epigenetic regulation of BRCA1 expression and its role in breast cancer stem cell development. Turk J Biol 2016;40(5):981–9. DOI: 10.3906/biy-1507-145.

10. Богуш Т.А., Шестакова Е.А., Вихлянцева Н.О. и др. Эпигенетические механизмы регуляции BRCA1. Онкогинекология 2017;23(2):4–11. [Bogush T.A., Shestakova E.A., Vikhlyantseva N.O. et al. Epigenetic mechanisms of BRCA1 regulation. Onkoginekologiya = Oncogynecology 2017;23(2):4–11. (In Russ.)].

11. Robert-Fortel I., Junera H.R., Geraud G. et al. Three-dimentional organization of the ribosomal genes and Ag-NOR proteins during interphase and mitosis in PtK1 cells studied by confocal microscopy. Chromosoma 1993;102(3):146–57.