Как цветковые растения уплотняют ДНК в сперматозоидах

Механизм компактизации ядер сперматозоидов у цветковых растений долгое время оставался загадкой, поскольку они, в отличие от животных и несеменных растений, не используют протамины.

Исследовательская группа из Центра Джона Иннеса обнаружила, что ключевую роль играет вариант гистона H2B.8, специфично экспрессируемый в сперматозоидах Arabidopsis thaliana.

Механизм компактизации

• H2B.8 содержит длинный внутренне неупорядоченный регион (IDR), который позволяет белку подвергаться фазовому разделению — самопроизвольной агрегации, подобной слиянию капель масла в воде.
• Этот гистон вызывает фазовое разделение и агрегацию эухроматина (активной, менее конденсированной части хроматина), что эффективно уменьшает объем ядра.
• Поскольку H2B.8 локализуется в неактивном эухроматине, его конденсирующая функция не нарушает транскрипцию и активность генов.

Эволюционное значение

• У цветковых растений сперматозоиды неподвижны, но им необходимо пройти через длинную пыльцевую трубку к яйцеклетке. Умеренная компактизация, опосредованная H2B.8, вероятно, важна для мужской фертильности в этих условиях.
• У голосеменных растений (например, хвойных), у которых яйцеклетка не так глубоко погружена в ткани, сперматозоиды не конденсированы, и у них отсутствует H2B.8.
• Это эволюционное новшество цветковых растений, обеспечивающее достаточную для неподвижных сперматозоидов компактизацию без ущерба для активности генов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, представляет первый пример того, как вариант корового гистона может влиять на свойства фазового разделения хроматина, открывая новый механизм компактизации генома.