Роль модификации гистонов H3K27me3 в регуляции генов китайской капусты

Исследователи из Университета Кобе, RIKEN и CSIRO раскрыли ключевую роль эпигенетической модификации гистонов H3K27me3 в регуляции экспрессии генов у китайской капусты (Brassica rapa L.), особенно в процессе яровизации (цветения после холодового воздействия). Результаты опубликованы в DNA Research 17 октября 2019 года.

Основные открытия

• Тканеспецифическая регуляция: Распределение метки H3K27me3 сильно варьировало между разными тканями растения. Гены, помеченные H3K27me3, демонстрировали тканеспецифическую экспрессию, что указывает на роль этой модификации в развитии тканей.
• Подавление экспрессии генов: Уровень экспрессии примерно 8000 генов, модифицированных H3K27me3, был значительно ниже, чем в среднем по всему геному (~40 000 генов). Это подтвердило репрессирующую функцию H3K27me3.
• Эволюционная консервативность: Сравнение с Arabidopsis thaliana показало, что 40% генов, модифицированных H3K27me3, совпадают у двух видов. Это говорит о сохранении важной регуляторной функции после видообразования.
• Ключевая роль в яровизации: Эксперимент с холодом (4°C в течение 4 недель) показал, что H3K27me3 накапливается в генах FLOWERING LOCUS C (FLC), которые отвечают за подавление цветения до яровизации.
  • У китайской капусты H3K27me3 накапливался вблизи сайтов инициации транскрипции FLC, "выключая" их.
  • После возвращения к нормальной температуре (22°C) метка H3K27me3 распространялась по всей длине генов-паралогов FLC, обеспечивая долгосрочное репрессирование и позволяя растению зацвести.

Значение и перспективы

Исследование показало, что H3K27me3 регулирует гены тканевой дифференцировки и играет незаменимую роль в контроле экспрессии FLC во время яровизации. Дальнейшее изучение H3K27me3 у разных сортов и отдельных генов может привести к разработке методов искусственного контроля времени цветения, что улучшит сельскохозяйственное выращивание овощей семейства B. rapa.