Группа доктора Мириам Калонье Макая из Института биохимии растений и фотосинтеза (IBVF), смешанного центра Университета Севильи и Испанского национального исследовательского совета (CSIS), в сотрудничестве с группой Франциски Турк из Института селекционных исследований Макса Планка в Кельне недавно опубликовали исследование в области биологии генома, которое означает прогресс в знаниях об эпигенетической регуляции с помощью белков группы Polycomb в растениях.
Все клетки в организме содержат в своей ДНК одинаковую информацию, так что для того, чтобы могли существовать два разных клеточных типа и чтобы могли быть два разных процесса развития, гены, которые не нужны в конкретный момент должны быть выключены. Этот процесс известен как замалчивание генов.
«Когда создается семя, большое количество его генов замолкает до тех пор, пока растение не станет взрослым и не потребует их активности», - объясняет доктор Калонье. Это подавленное или молчаливое состояние генов передается дочерним клеткам после деления, так что устанавливается клеточная память. В этом процессе участвуют белки группы Polycomb (PcG). Эти белки организованы в два комплекса, PRC1 и PRC2, которые включают модификации гистонов, которые вместе с ДНК составляют хроматин. Модификации гистонов не изменяют последовательность ДНК, но изменяют структуру хроматина, что влияет на экспрессию генов.
Замалчивание генов, контролируемое метками в хроматине, происходит как у животных, так и у растений. Комплексы PcG впервые были охарактеризованы у животных; PRC1 модифицирует гистон H2A посредством моноубиквитинирования, а PRC2 обладает триметилтрансферазной активностью в отношении гистона H3. Из-за различных результатов, полученных на животных, на протяжении более десяти лет механизм действия комплекса PcG у растений был подобен механизму, наблюдаемому у животных, у которых метка триметилирования, установленная PRC2, служит для закрепления PRC1, который в в то же время оказывает моноубиквитиновое действие на H2A. Такие ученые, как Чжоу, Ромеро-Камперо и их сотрудники, исследовали локализацию этих модификаций генома у диких и мутантных растений, чтобы определить, имеет ли место такая последовательность, но обнаружили, что это не так. Активность PRC2 необязательна для установления меток моноубиквитинирования; более того, для большинства генов требуется обратная последовательность.
«Это исследование поддерживает изменение парадигмы десятилетия, когда понимание функции PcG в растениях никуда не исчезло», - заявляет доктор Калонье..
Это исследование было проведено с использованием растения Arabidopsis thaliana, но эксперты уверяют, что результаты могут быть экстраполированы на другие растения, что будет означать будущие биотехнологические применения для физиологического улучшения и развития растений.