Учёные выяснили, как работает "выключение" генов у растений
Исследовательские группы доктора Мириам Калонье Макайи из Университета Севильи и Франциски Турк из Института Макса Планка опубликовали в Genome Biology исследование, углубляющее понимание эпигенетической регуляции с помощью белков группы Polycomb у растений.
Все клетки организма содержат одинаковую ДНК. Чтобы существовали разные типы клеток с разными процессами развития, гены, не нужные в конкретный момент, должны быть "выключены". Этот процесс называется сайленсингом (заглушением) генов.
"Когда создаётся семя, множество его генов заглушены, пока растение не станет взрослым и не потребует их активности", — объясняет доктор Калонье.
Это репрессированное (подавленное) состояние передаётся дочерним клеткам после деления, формируя клеточную память. В этом процессе участвуют белки группы Polycomb (PcG). Эти белки организованы в два комплекса: PRC1 и PRC2. Они вносят модификации в гистоны, которые вместе с ДНК составляют хроматин. Эти модификации не меняют последовательность ДНК, но изменяют структуру хроматина, что влияет на экспрессию генов.
Сайленсинг генов, контролируемый метками на хроматине, происходит как у животных, так и у растений. Комплексы PcG были впервые охарактеризованы у животных: PRC1 модифицирует гистон H2A путём моноубиквитинирования, а PRC2 обладает триметилтрансферазной активностью в отношении гистона H3. Ранее считалось, что механизм действия комплексов PcG у растений аналогичен животному: триметильная метка, установленная PRC2, служит якорем для PRC1, который также осуществляет моноубиквитинирование H2A.
Учёные, включая Чжоу, Ромеро-Камперо и их коллег, исследовали локализацию этих модификаций в геноме диких и мутантных растений, чтобы проверить эту последовательность событий. Однако они обнаружили, что она не соблюдается. Активность PRC2 не обязательна для установления моноубиквитиновых меток; более того, для большинства генов требуется обратная последовательность.
"Это исследование поддерживает смену парадигмы десятилетней давности, которая заводила понимание функции PcG у растений в тупик", — говорит доктор Калонье.
Исследование проводилось на растении Arabidopsis thaliana, но эксперты полагают, что результаты можно экстраполировать на другие растения. Это открывает перспективы для будущих биотехнологических применений в области физиологического улучшения и развития растений.