Открыт механизм сайленсинга ДНК, защищающий геном растений

Учёные из Центра наук о растениях RIKEN (PSC) выяснили ключевой эпигенетический механизм, с помощью которого фермент HDA6 у модельного растения Arabidopsis защищает клетки от вредных элементов ДНК. Результаты, опубликованные 28 апреля в журнале PLoS Genetics, углубляют понимание широкого спектра биологических процессов у растений и животных и открывают перспективы для применения в терапии рака и сельском хозяйстве.

Некоторые элементы ДНК, например транспозоны (фрагменты ДНК, способные к репликации в геноме), могут нарушать работу генов. Для защиты от них эукариотические клетки формируют неактивную, плотно упакованную ДНК — гетерохроматин, который «заглушает» (сайленсирует) экспрессию вредных последовательностей.

Ранее было известно, что фермент HDA6 играет ключевую роль в таком «гетерохроматиновом сайленсинге» у Arabidopsis, но механизм оставался неясным. Группа исследовала вовлечённость HDA6 в два процесса: метилирование ДНК (эпигенетическая модификация, меняющая структуру ДНК без изменения последовательности) и модификацию гистонов — основного компонента хроматина.

Геномное сравнение показало, что растения с подавленной функцией HDA6 не способны сайленсировать вредные элементы ДНК, что подтверждает важную роль фермента. Дальнейшее изучение выявило, что HDA6 напрямую связывается с транспозонами и подавляет их активность через специфические модификации гистонов, а также что другой фермент — ДНК-метилтрансфераза MET1 — сотрудничает с HDA6 в этом процессе.

Таким образом, впервые установлено, что опосредованное MET1 метилирование ДНК и опосредованная HDA6 модификация гистонов совместно работают на подавление вредных элементов ДНК. Эти результаты проливают свет на сложное взаимодействие двух процессов и дают ценное представление о том, как растения и животные эволюционно защищают свой геном, что может найти применение в терапии рака и сельском хозяйстве.