Исследователи определили ключевого регулятора хроматина у Arabidopsis thaliana

Хроматин — это комплекс ДНК и белков, из которого состоят хромосомы. Специальные белки (гистоны) упаковывают длинную молекулу ДНК, накручивая её на себя, как на катушку. Такая «катушка» из четырёх пар гистонов с намотанной ДНК называется нуклеосомой и является наименьшей единицей хроматина.

Ядерный матрикс, известный как каркасная структура хроматина, интересует учёных с момента его открытия в 1970-х годах. Хотя его существование в клетках млекопитающих было признано, его значение в растительных ядрах оставалось неясным. Международная исследовательская группа раскрыла эту загадку, пролив свет на состав ядерного матрикса и его влияние на состояние хроматина и развитие растений.

В исследовании было идентифицировано множество белков, ассоциированных с ядерным матриксом у Arabidopsis thaliana. Среди них — известные белки ядерного матрикса, включая AtSUN1, AtSUN2 и AHL22, а также новые участники — FRS7 и FRS12. «Это открытие расширяет наше понимание молекулярного состава ядерного матрикса», — говорит профессор доктор Хуа Цзян, руководитель независимой исследовательской группы «Прикладная биология хромосом» в IPK.

Исследование вышло за рамки простой идентификации компонентов и углубилось в понимание функций ядерного матрикса и связанных с ним белков в регуляции хроматина. Используя полногеномное секвенирование, исследователи впервые определили полногеномное распределение регионов, прикреплённых к ядерному матриксу у растений.

«Результаты показывают предпочтение для головных и хвостовых областей кодирующих участков генов, в основном связанных с активными эпигенетическими метками и высокоэкспрессируемыми генами, хотя некоторые слабо экспрессируемые гены также прикреплены к матриксу», — говорит Линхао Сюй, первый автор исследования. Эти данные предполагают сложные функции ядерного матрикса в регуляции хроматина и транскрипции.

Кроме того, исследование показывает, что AHL22, взаимодействуя с FRS7 и FRS12, выступает центральным регулятором в удлинении гипокотиля — участка стебля проростка между семядолями и корнем. Этот процесс важен для роста и выживания растений. Регулируя экспрессию генов, необходимых для ауксинового сигнального пути, AHL22 действует как дирижёр для хроматина и эпигенетических регуляторов.

«Комплекс AHL22 управляет прикреплением генов к ядерному матриксу, рекрутируя гистоновую деацетилазу HDA15 для модификации ацетилирования гистонов», — говорит Шивэй Чжэн, также первый автор исследования. «Это позиционирует комплекс AHL22 как центральный узел для регионов хроматина и эпигенетических регуляторов, раскрывая ранее неизвестный аспект функции ядерного матрикса».

Учитывая, что ядерный матрикс служит ключевым регулятором хроматина, а состояние хроматина реагирует на изменения окружающей среды, изучение функции ядерного матрикса в ответ на стрессовые условия становится особенно интересным.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.