Как растения ремонтируют повреждения ДНК: обнаружен генетический «генеральный подрядчик»

Ученые из Института Солка выяснили, как растение Arabidopsis thaliana координирует сложный ответ на повреждение ДНК. Ключевую роль в этом процессе играет ген-регулятор SOG1, который действует как «генеральный подрядчик», управляя сетью из сотен «генетических субподрядчиков».

Роль гена SOG1

Ранее было известно, что SOG1 является главным координатором ремонта ДНК, но механизм его работы оставался неясным. Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (октябрь 2018), показывает, что SOG1 выполняет скорее надзорную, «дистанционную» роль.

Эксперимент и результаты

Исследователи подвергли рассаду Arabidopsis (нормальную и с нефункциональным геном SOG1) ионизирующему излучению, вызвавшему двунитевые разрывы ДНК. Анализ экспрессии генов в 6 временных точках (от 20 минут до 24 часов) показал:

• В ответ на повреждение изменила свою активность примерно 2400 генов.
• Практически все эти изменения зависели от присутствия функционального гена SOG1.
• Однако только около 200 генов (8%) активировались SOG1 напрямую. Это указывает на сложную многоуровневую сеть регуляции.

Генетические сети и их timing

С помощью программного обеспечения DREM ученые сгруппировали гены с похожими паттернами экспрессии. Было выделено 11 групп генов, которые активируются в разное время и отвечают за различные аспекты клеточного ответа на повреждение ДНК.

Значение и перспективы

• Для растений: Работа раскрывает генетические механизмы, обеспечивающие стабильность генома, что важно для здоровья и устойчивости сельскохозяйственных культур.
• Для других организмов: Ген SOG1 функционально аналогичен животному гену p53 — известному супрессору опухолей, который координирует ответ на повреждение ДНК для предотвращения рака. Это указывает на консервативные эволюционные механизмы защиты генома.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение роли новых факторов, выявленных в ходе работы, и на продолжение картирования сети генов, прямо или косвенно контролируемых SOG1.