Regulation of gene expression in cis and trans

Abstract

Transvection is the phenomenon where a transcriptional enhancer activates a promoter located on the homologous chromosome. It has been amply documented in Drosophila where homologues are closely paired in most, if not all, somatic nuclei, but it has been known to rarely occur in mammals as well. I have taken advantage of site-directed transgenesis to insert reporter constructs into the same genetic locus in Drosophila and have evaluated their ability to engage in transvection by testing many heterozygous combinations. I find that transvection requires the presence of an insulator element on both homologues. Homotypic trans-interactions between four different insulators can support transvection: the gypsy insulator (GI), Wari, Fab-8 and 1A2; GI and Fab-8 are more effective than Wari or 1A2. I show that in the presence of insulators, transvection displays the characteristics that have been previously described: it requires homologue pairing, but can happen at any of several loci in the genome; a solitary enhancer confronted with an enhancerless reporter is sufficient to drive transcription; it is weaker than the action of the same enhancer-promoter pair in cis and it is further suppressed by cis-promoter competition. Though necessary, the presence of homotypic insulators is not sufficient for transvection; their position, number and orientation matters. A single GI adjacent to both enhancer and promoter is the optimal configuration. The identity of enhancers and promoters in the vicinity of a trans-interacting insulator pair is also important, indicative of complex insulator-enhancer-promoter interactions.

Η τρανς-ενεργοποίηση είναι το φαινόμενο όπου ένας μεταγραφικός ενισχυτής ενεργοποιεί έναν υποκινητή που βρίσκεται στο ομόλογο χρωμόσωμα. Έχει τεκμηριωθεί επαρκώς στη Drosophila όπου τα ομόλογα είναι στενά συνδεδεμένα στους περισσότερους, αν όχι όλοι, σωματικούς πυρήνες, αλλά είναι γνωστό ότι σπάνια εμφανίζονται και στα θηλαστικά. Επωφελήθηκα από τη θέση-κατευθυνόμενη διαγονιδίωση για να εισάγουμε κατασκευάσματα αναφοράς στον ίδιο γενετικό τόπο στην Drosophila και έχουν αξιολογήσει την ικανότητά τους να εμπλέκονται στη μεταμόσχευση ελέγχοντας πολλούς ετερόζυγους συνδυασμούς. Διαπιστώνω ότι η μετατόπιση απαιτεί την ύπαρξη ενός στοιχείου μονωτή και στις δύο ομόλογες. Ομοτυπικές δια-αλληλεπιδράσεις μεταξύ τεσσάρων διαφορετικών μονωτών μπορούν να υποστηρίξουν τη μετάδοση: ο μονωτήρας του τσιγγάνου (GI), Wari, Fab-8 και 1A2. Τα GI και Fab-8 είναι πιο αποτελεσματικά από το Wari ή το 1A2. Παρουσιάζω ότι με την παρουσία μονωτών, η μετατόπιση εμφανίζει τα χαρακτηριστικά που έχουν περιγραφεί προηγουμένως: απαιτεί ομόλογο ζεύγος, αλλά μπορεί να συμβεί σε οποιονδήποτε από αρκετούς τόπους στο γονιδίωμα. ένας μοναχικός ενισχυτής που έρχεται αντιμέτωπος με έναν ενισχυτή αναφοράς δεν επαρκεί για να οδηγήσει τη μεταγραφή. είναι ασθενέστερη από τη δράση του ίδιου ζεύγους ενισχυτή-προαγωγού στο cis και καταστέλλεται περαιτέρω από ανταγωνισμό cis-προαγωγέα. Αν και είναι απαραίτητο, η παρουσία ομοτυπιών μονωτών δεν επαρκεί για τη μεταμόσχευση. η θέση, ο αριθμός και ο προσανατολισμός τους. Μία μοναδική GI γειτονική προς αμφότερα τον ενισχυτή και τον προαγωγό είναι η βέλτιστη διαμόρφωση. Η ταυτότητα των ενισχυτών και των προαγωγέων στην περιοχή ενός ζεύγους μονωτήρων που αλληλεπιδρούν είναι επίσης σημαντική, ενδεικτική των πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων ενισχυτή μονωτή-ενισχυτή.