Цветы делают больше, чем просто придают растениям красивые, прекрасные цвета и ароматы. Они являются репродуктивными органами растения. Их формирование зависит от строгих ядерных событий, нарушение которых может привести к стерильности растения. Новое исследование ученых из Института науки и технологий Нара (NAIST) показывает, как два фактора транскрипции, AGAMOUS и CRABS CLAW, последовательно связываются с геном YUC4, отвечающим за синтез растительного гормона ауксина. Выводы, которые можно прочитать в Nature Communications, дают эпигенетическое объяснение правильного формирования гинецея, женского репродуктивного органа цветковых растений.
Цветки состоят из органов цветка, количество которых определяется ростом и окончанием меристемы цветка. Чтобы изучить молекулярные события внутри ядра, которые определяют терминацию, профессор NAIST Тоширо Ито и его исследовательская группа исследовали эпигенетическую регуляцию с помощью факторов транскрипции..
"AGAMOUS является основным регулятором терминации цветочной меристемы. Одной из его целей является CRABS CLAW. CRABS CLAW регулирует рост и дифференцировку стволовых клеток растений", - говорит член лаборатории и доцент Нобутоши Ямагути, который руководил исследованием.
И AGAMOUS, и CRABS CLAW хорошо известны ученым-растителям, но то, как они контролируют общие гены-мишени, остается загадкой. Используя мутировавшие версии растений арабидопсиса, исследователи обнаружили, что AGAMOUS и CRABS CLAW связываются с YUC4, но в разных местах и в определенной последовательности.
«Связывание CRABS CLAW произошло после связывания AGAMOUS. Связывание AGAMOUS открыло хроматин, обнажив промоторный сайт YUC4. Эта прямая петля прерывала меристему цветка и позволяла формироваться гинецею», - объясняет профессор Тоширо Ито.
Хотя сайты связывания AGAMOUS и CRABS CLAW были близки друг к другу, эти два транскрипционных фактора не взаимодействовали друг с другом. Вместо этого AGAMOUS образует комплекс с CHR11 и CHR17, двумя известными белками, ремоделирующими хроматин, до связывания с YUC4. Таким образом, AGAMOUS активировал CRABS CLAW, что привело к синергической активации YUC4 двумя транскрипционными факторами.
Ямагучи говорит, что регуляция состояния хроматина с помощью AGAMOUS и CRABS CLAW дает важную информацию о цветении растений, которую можно использовать в сельском хозяйстве.
«Петля прямой связи может быть важна для активации YUC4 в нужное время и в нужном месте. Управление петлями прямой связи может позволить нам выращивать растения, дающие больше или более крупные плоды», - говорит он.