Эпигенетический механизм помогает растениям выживать при высоких температурах
Глобальное потепление представляет серьёзную угрозу для роста растений и производства сельскохозяйственных культур. Растения могут чувствовать повышение температуры и регулировать свою морфологию и развитие, что способствует их охлаждению и адаптации к теплу. Понимание механизмов этих изменений, вместе называемых термоморфогенезом, может помочь в селекции теплолюбивых культур.
Исследовательская группа под руководством доктора Цзян Даньхуа из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук изучила, как модельное растение Arabidopsis регулирует свой рост при высоких температурах, и обнаружила хроматин- и транскрипционно-зависимый механизм термоморфогенеза.
Учёные выяснили, что для термоморфогенеза необходим комплекс ремоделирования хроматина INO80 (INO80-C). Он регулирует накопление в хроматине гистонового варианта H2A.Z, который часто ассоциирован с репрессией чувствительных генов.
Кроме того, было показано, что фактор PIF4, ключевой регулятор термоморфогенеза, взаимодействует с комплексом INO80-C. Вместе они опосредуют удаление H2A.Z, индуцированное высокой температурой, в целевых генах PIF4, что приводит к их активации при повышении температуры.
Генетический анализ показал, что PIF4 и INO80-C могут регулировать не только удаление H2A.Z, но и другие транскрипционные процессы при высоких температурах.
Дальнейшие эксперименты выявили, что комплекс INO80-C также взаимодействует с факторами элонгации транскрипции и комплексом COMPASS-like, который катализирует модификации гистона H3, такие как H3K4me3, для стимуляции транскрипции генов.
При высоких температурах уровень H3K4me3 и элонгация транскрипции на генах-мишенях PIF4 повышаются, и это зависит от INO80-C и PIF4.
Кроме того, для термоморфогенеза и индуцированного высокой температурой удаления H2A.Z необходимы несколько факторов элонгации транскрипции, что указывает на взаимную зависимость этих процессов.
Исследование под названием "The INO80 Chromatin Remodeling Complex Promotes Thermomorphogenesis by Connecting H2A.Z Eviction and Active Transcription in Arabidopsis" было опубликовано в журнале Molecular Plant.