Rośliny natury (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01672-5Biolodzy z Uniwersytetu Monash rzucili światło na zawiłe mechanizmy molekularne odpowiedzialne za wyciszanie genów wywołane rozszerzonymi powtórzeniami w międzynarodowym badaniu opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie

Rośliny natury

.

Zjawisko to powiązano z wieloma chorobami dziedzicznymi, w tym z ataksją Friedreicha u ludzi i powoduje zaburzenia wzrostu roślin takich jak Arabidopsis thaliana.

Celem badań było zrozumienie mechanizmu, dzięki któremu powiększone powtórzenia powodują wyciszenie epigenetyczne, co jest procedurą niezbędną do kontrolowania ekspresji genów.

Odkrycia nowych składników niezbędnych do procesu wyciszania badacze dokonali przy użyciu modelu rośliny, który wykazuje objawy wad wzrostu w wyższych temperaturach, ale nie w niższych.

Jak wynika z badania, za trzy najważniejsze czynniki uznano proteazę SUMO FUG1, czytnik histonów AL3 i białko chromodomeny LHP1.

„Białka te łączą się, tworząc niezbędny moduł wymagany do wyciszenia epigenetycznego wywołanego powtarzalną ekspansją” – powiedział główny autor badania, dr Sridevi Sureshkumar, który kieruje zespołem genetyki w podstawowej grupie badawczej w Szkole Nauk Biologicznych Uniwersytetu Monash.

„Nasze badania ujawniają kluczową rolę, jaką te białka odgrywają w organizowaniu wyciszania genów wyzwalanego przez zwiększone powtórzenia” – powiedział dr Sureshkumar.

„Świadomość tych systemów nie tylko przyczynia się do lepszego zrozumienia biologii roślin, ale także zapewnia wgląd w choroby dotykające ludzi” – powiedziała.

W trakcie badań wykorzystano nowoczesne genetyczne metody przesiewowe i testy dwuhybrydowe na drożdżach, aby ustalić, że FUG1, niescharakteryzowana proteaza SUMO, jest istotnym uczestnikiem wyciszania epigenetycznego. Po dalszej analizie wykazano, że FUG1 oddziałuje z AL3, który jest czytnikiem histonów, o którym wiadomo, że wiąże się z określonymi znacznikami histonów związanymi z efektywną ekspresją genów.

Ponadto naukowcy odkryli, że białko AL3 oddziałuje z LHP1, czyli białkiem chromodomenowym odgrywającym rolę w rozprzestrzenianiu się restrykcyjnych znaczników histonowych. Zarówno odwrócenie wyciszenia genu, jak i stłumienie objawów związanych z powtarzalną ekspansją były spowodowane utratą funkcji któregokolwiek z tych składników podczas eksperymentu.

„Odkrycia te podkreślają znaczenie modyfikatorów potranslacyjnych i czytników histonów w regulacji epigenetycznej” – powiedział dr Sureshkumar.

„Nasze badanie toruje drogę do dalszych badań nad rolą tych białek w różnych procesach biologicznych i chorobach człowieka” – stwierdziła.

„Odkrycia nie tylko przedstawiają potencjalne konsekwencje dla zdrowia ludzkiego, ale także przyczyniają się do naszego już zaawansowanego zrozumienia biologii roślin”.