The bxd PRE from Bithorax complex of Drosophila melanogaster has weak insulator activity

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The autonomous functioning of regulatory domains in the Bithorax complex (BX-C) of Drosophila melanogaster is maintained by boundaries (insulators) that prevent inappropriate enhancer–promoter interactions. Polycomb response elements (PREs) maintain epigenetic memory within regulatory domains and are often located near insulators, enhancing their blocking activity. The bxd PRE is a well-characterized silencer that regulates the bxd/pbx domain of the Ubx gene in the first abdominal segment. We used a boundary replacement strategy to assess the insulator activity of the bxd PRE. Substituting the bxd PRE for the Fab-7 boundary, which separates the Abd-B regulatory domains in the BX-C, revealed that the bxd PRE has weak insulator activity.

About the authors

A. N. Ibragimov

Institute of gene biology, Russian academy of science

Email: airat.ibra@gmail.com
Moscow, Russian Federation

O. V. Kyrchanova

Institute of gene biology, Russian academy of science

Moscow, Russian Federation

Y. E. Vorontsova

Institute of gene biology, Russian academy of science

Moscow, Russian Federation

E. N. Kozlov

Institute of gene biology, Russian academy of science

Moscow, Russian Federation

V. O. Dubrovskaya

Institute of gene biology, Russian academy of science

Moscow, Russian Federation

P. G. Georgiev

Institute of gene biology, Russian academy of science

Moscow, Russian Federation

References

  1. Kyrchanova O., Sokolov V., Georgiev P. Mechanisms of Interaction between Enhancers and Promoters in Three Drosophila Model Systems // International journal of molecular sciences. 2023. 24(3).
  2. Batut P.J., Bing X.Y., Sisco Z., et al. Genome organization controls transcriptional dynamics during development // Science (New York, NY). 2022. Vol. 375, N6580. P. 566–70.
  3. Bender W., Akam M., Karch F., Beachy P.A., Peifer M., Spierer P., et al. Molecular Genetics of the Bithorax Complex in Drosophila melanogaster // Science (New York, NY). 1983. Vol. 221, N4605. P. 23–9.
  4. Maeda R.K., Karch F. The open for business model of the bithorax complex in Drosophila // Chromosoma. 2015. Vol. 124, N3. P.293–307.
  5. Kuroda M.I., Kang H., De S., Kassis J.A. Dynamic Competition of Polycomb and Trithorax in Transcriptional Programming // Annual review of biochemistry. 2020. Vol. 89. P. 235–53.
  6. Postika N., Schedl P., Georgiev P., Kyrchanova O. Mapping of functional elements of the Fab-6 boundary involved in the regulation of the Abd-B hox gene in Drosophila melanogaster // Scientific reports. 2021. Vol. 11, N1. P. 4156.
  7. Kyrchanova O., Kurbidaeva A., Sabirov M., Postika N., Wolle D., Aoki T., et al. The bithorax complex iab-7 Polycomb response element has a novel role in the functioning of the Fab-7 chromatin boundary // PLoS genetics. 2018. Vol. 14, N8. e1007442.
  8. Brown J.L., Zhang L., Rocha P.P., Kassis J.A., SunM.A. Polycomb protein binding and looping in the ON transcriptional state // Science advances. 2024. Vol. 10, N17.eadn1837.
  9. Tillib S., Petruk S., Sedkov Y., Kuzin A., Fujioka M., Goto T., et al. Trithorax- and Polycomb-group response elements within an Ultrabithorax transcription maintenance unit consist of closely situated but separable sequences // Molecular and cellular biology. 1999. Vol 19, N7. P.5189–202.
  10. Dellino G.I., Tatout C., Pirrotta V. Extensive conservation of sequences and chromatin structures in the bxd polycomb response element among Drosophilid species // The International journal of developmental biology. 2002. Vol. 46, N1. P. 133–41.
  11. Wolle D., Cleard F., Aoki T., Deshpande G., Schedl P., Karch F. Functional Requirements for Fab-7 Boundary Activity in the Bithorax Complex // Molecular and cellular biology. 2015. Vol. 35, N21. P. 3739–52.
  12. Mihaly J., Hogga I., Gausz J., Gyurkovics H., Karch F. In situ dissection of the Fab-7 region of the bithorax complex into a chromatin domain boundary and a Polycomb-response element // Development (Cambridge, England). 1997. Vol. 124, N9. P. 1809–20.
  13. Kyrchanova O., Sabirov M., Mogila V., Kurbidaeva A., Postika N., Maksimenko O., et al. Complete reconstitution of bypass and blocking functions in a minimal artificial Fab-7 insulator from Drosophila bithorax complex // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2019. Vol. 116, N.27. P. 13462–7.
  14. Mohd-Sarip A., Venturini F., Chalkley G.E., Verrijzer C.P. Pleiohomeotic can link polycomb to DNA and mediate transcriptional repression // Molecular and cellular biology. 2002. Vol. 22, N21. P. 7473–83.
  15. Fritsch C., Brown J.L., Kassis J.A., Müller J. The DNA-binding polycomb group protein pleiohomeotic mediates silencing of a Drosophila homeotic gene // Development (Cambridge, England). 1999. Vol. 126, N17. P. 3905–13.
  16. Majumder P., Roy S., Belozerov V.E., Bosu D., Puppali M., Cai H.N. Diverse transcription influences can be insulated by the Drosophila SF1 chromatin boundary // Nucleic acids research. 2009. Vol. 37, N13. P. 4227–33.
  17. Hagstrom K., Muller M., Schedl P. Fab-7 functions as a chromatin domain boundary to ensure proper segment specification by the Drosophila bithorax complex // Genes & development. 1996. Vo. 10, N24. P. 3202–15.
  18. Ray P., De S., Mitra A., Bezstarosti K., Demmers J.A., Pfeifer K., et al. Combgap contributes to recruitment of Polycomb group proteins in Drosophila // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2016. Vol. 113, N14. P. 3826–31.
  19. Erokhin M., Brown J.L., Lomaev D., Vorobyeva N.E., Zhang L., Fab L.V., et al. Crol contributes to PRE-mediated repression and Polycomb group proteins recruitment in Drosophila // Nucleic acids research. 2023. Vol. 51, N12. P. 6087–100.
  20. Ohtsuki S., Levine M. GAGA mediates the enhancer blocking activity of the eve promoter in the Drosophila embryo // Genes & development. 1998. Vol. 12, N21. P. 3325–30.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».