Drosophila DNA-Binding Proteins in Polycomb Repression

Abstract

Abstract:The formation of individual gene expression patterns in different cell types is required during differentiation and development of multicellular organisms. Polycomb group (PcG) proteins are key epigenetic regulators responsible for gene repression, and dysregulation of their activities leads to developmental abnormalities and diseases. PcG proteins were first identified in Drosophila, which still remains the most convenient system for studying PcG-dependent repression. In the Drosophila genome, these proteins bind to DNA regions called Polycomb response elements (PREs). A major role in the recruitment of PcG proteins to PREs is played by DNA-binding factors, several of which have been characterized in detail. However, current knowledge is insufficient for comprehensively describing the mechanism of this process. In this review, we summarize and discuss the available data on the role of DNA-binding proteins in PcG recruitment to chromatin.

Age-related changes in polycomb gene regulation disrupt lineage fidelity in intestinal stem cells

“…The enrichment for Trl and z motifs in differentially open promoters in old ISCs based on our ATAC-seq analysis, as well as an upregulation of classic Pc targets (Abd-B and Ubx) in our bulk RNA-seq data (Supplementary File 2), strongly suggested an involvement of PcG proteins in the age-related loss of lineage fidelity. Both Trl and z are DNA binding proteins that can bind PREs and have been implicated in cooperating with PcG complexes to regulate gene repression (Erokhin, Georgiev, & Chetverina, 2018;Mulholland, King, & Kingston, 2003). Since PRC2 is responsible for depositing methyl groups onto H3K27 (Laugesen ISC nuclei exhibited a lower intensity of H3K27me2 than EEs in young animals ( Figure 4A), however, ISCs in old midguts exhibited a significant increase in H3K27me2 intensity, approaching EE levels ( Figure 4A).…”

Polycomb and Trithorax Group Proteins: The Long Road from Mutations in Drosophila to Use in Medicine

“…В геноме дрозофилы обнаружены специализированные ДНК-элементы, которые служат местами посадки белков PcG -PRE (Polycomb Response Elements) [3,[112][113][114][115]. PRE-элементы могут находиться как на удалении от гена-мишени (десятки и сотни тысяч пар нуклеотидов), так и в непосредственной близости от старта транскрипции (TSS).…”

“…Коровые последовательности PRE-элементов содержат сайты связывания разных ДНКсвязывающих факторов. Охарактеризованными ДНК-связывающими факторами PRE у дрозофилы являются белки Pho, Phol, GAF, Combgap, Spps, Zeste, Psq, Adf1, Grh, Dsp1 [112,113]. Комбинация и взаимное расположение сайтов связывания этих белков различаются в разных PRE, что указывает на их неравнозначную роль в функционировании конкретного PRE.…”

“…Важно отметить, что большинство (если не все) ДНК-связывающие факторы, ассоциированные с PRE, участвуют как в репрессии, так и в активации транскрипции, и имеют в геноме и другие мишени, в том числе промоторы активных генов и потенциальные энхансеры [112,113]. Кроме Pho, мутации генов, кодирующих белки этой группы, не обладают выраженным фенотипом PcG.…”

A novel PRE-element from Drosophila virilis genome as a useful model silencer

“…Факторы PcG функционируют в составе белковых комплексов, наиболее изученными из которых являются комплексы PRC1 (Polycomb repressive complex 1) [2][3][4], PRC2 (Polycomb repressive complex 2) [5,6] и PhoRC (Pho-repressive Complex) [7]. Данные комплексы рекрутируются на хроматин путём связывания с определёнными участками ДНК -PRE-элементами (Polycomb Response Element) [8,9]. На сегодня наиболее удобной модельной системой для изучения базовых принципов репрессии транскрипции PcG-факторами и механизмов их рекрутирования на хроматин является плодовая мушка Drosophila melanogaster [1].…”