H MODELE DE REGLEMENTARE TRANSCRIPȚIONALĂ A LOCUSULUI β-GLOBIN
Manipulare genetică a locusului β-globinei și efectele rezultate asupra transcripției, sensibilității la DNază, acetilării histonelor etc., au dus la dezvoltarea a două modele principale pentru a explica modul în care este reglementat acest locus complex (pentru recenzii, a se vedea Bulger și Groudine, 1999; Engel și Tanimoto, 2000; Fraser și Grosveld, 1998; Orkin, 1995). Aceste modele se concentrează pe modul în care LCR și regiunile sale flancate funcționează pentru a regla expresia și deschiderea locusului.
Modelul de buclă, sau competitiv, susține că elementul de deleție hispanic (care conține LCR) funcționează prin contactarea directă a promotorului genei din cadrul locusului β-globinei care trebuie să fie exprimată. S-a demonstrat că inițierea transcripției are loc la un singur promotor în orice moment specific într-o celulă dată (Gribnau et al., 1998). Acest model explică faptul că inițierea unui singur promotor este rezultatul competiției dintre promotori pentru contactul cu LCR. Un astfel de contact direct ar necesita, în mod evident, o buclă de cromatină intermediară, dar până în prezent nu există dovezi directe pentru o astfel de buclă. Transgenele care conțin LCR și fie o singură genă de globină umană fetală (γ), fie o singură genă de globină umană adultă (β) au exprimat genele pe tot parcursul dezvoltării, fără specificitate de dezvoltare; cu toate acestea, transgenele care conțin LCR și ambele gene au restabilit expresia normală de dezvoltare, ceea ce indică faptul că competiția genelor este importantă pentru o expresie reglementată corespunzător (Behringer et al., 1990; Enver et al., 1990). Analiza transgenelor care conțin o copie suplimentară a genei β-globinei și a promotorului a susținut concluzii similare. Atunci când copia suplimentară a fost plasată aproape de LCR (înlocuind gena embrionară ∊-globină), aceasta a fost exprimată de 10 până la 100 de ori mai eficient decât copia genei β-globinei care se afla în locația sa normală, mult mai în aval în transgenă. Transcrierea copiei suplimentare a fost detectată într-un stadiu timpuriu de dezvoltare, când doar genele globinei embrionare sunt exprimate în mod normal. Atunci când gena suplimentară de β-globină a fost inserată chiar în amonte de copia normală, expresia celor două copii a fost aproximativ echivalentă. Este important de remarcat faptul că nivelul total de transcripție a genei β-globinei transgenice a rămas constant, indiferent de poziția copiei suplimentare, și a fost aproximativ egal cu cantitatea de transcripție derivată din gena β-globinei endogene (Dillon et al., 1997). Inversarea grupării genei β-globinei în raport cu LCR într-o construcție transgenică a dus la perturbări severe ale expresiei genice. β-globina a fost exprimată în toate stadiile de dezvoltare, în timp ce gena embrionară (∊) nu a fost exprimată deloc. Transcripția celor două gene de γ-globină umană a fost, de asemenea, redusă, probabil din cauza concurenței cu genele globinei adulte pentru LCR. În locusul de tip sălbatic, nivelurile de transcriere ale celor două gene γ-globină sunt diferite. În transgenul clusterului inversat de gene β-globină, nivelurile de expresie ale acestor două gene au fost inversate, ceea ce indică o concurență (Tanimoto et al., 1999). Aceste rezultate susțin că proximitatea față de LCR este un determinant important al transcripției genelor în locusul β-globinei.
Modelul de legătură propune că nu este necesar să aibă loc un contact direct între elementele reglatoare. Se propune ca regiunea de reglare a deleției hispanice și alte elemente de cromatină necunoscute să servească drept platforme pentru propagarea structurilor de cromatină deschisă în întregul locus. Cromatina ar fi deschisă și menținută în această configurație de către complexe proteice care se extind liniar de-a lungul ADN-ului. Astfel de complexe ar lega, prin urmare, LCR de promotori. Promotorii genelor distincte ar servi apoi la recrutarea factorilor de dezvoltare și a factorilor specifici genelor pentru expresia genelor individuale. Analizele transgenelor care conțin LCR uman și gene individuale, cum ar fi gena globinei embrionare (∊) și genele globinei fetale (γ), au demonstrat că expresia corectă a acestor gene în timpul dezvoltării are loc în absența oricărei alte gene de globină (Dillon și Grosveld, 1991; Lloyd și colab., 1992; Shih și colab., 1990). Aceste date par să fie în contradicție cu alte studii (Behringer et al., 1990; Enver et al., 1990). Probabil că diferențele dintre construcțiile transgenice și, prin urmare, dintre elementele de reglare cu acțiune cis care au fost incluse explică discrepanțele. Concurența poate fi explicată prin modelul de legătură, de exemplu prin invocarea elementelor de graniță care împiedică propagarea accesibilității. S-a propus ca promotorii genei globinei să acționeze în această calitate și să împiedice deschiderea locusului din aval (Bulger și Groudine, 1999).
Care dintre modele, sau o combinație a acestora, ar putea explica modularea structurii cromatinei care stă la baza controlului celular al rearanjării genelor receptorilor de antigen. Modelul de buclă oferă un mecanism atractiv pentru ca un element cu acțiune cis să influențeze elemente îndepărtate fără a fi nevoie ca acesta să perturbe structura cromatinei ADN-ului care intervine. De exemplu, o interacțiune directă între intensificatorul intronic IgH și un promotor VH ar putea deschide selectiv structura cromatinei care înconjoară RSS al acestui segment al genei V și ar putea aduce RSS în imediata apropiere a segmentului genei DJ. Modelul de legătură oferă un mijloc atractiv prin care alterările structurale ale cromatinei pot fi propagate de la un element pentru a cuprinde un întreg domeniu. De exemplu, accesibilitatea locusului TCRβ ar putea începe de la potențiator și s-ar putea deplasa în amonte prin segmentele genei D până la segmentele genei V, permițând accesul progresiv la RSS.
.