Atunci când organismele își transmit genele de la o generație la alta, ele transferă mai mult decât codul întipărit în ADN. Unele transmit, de asemenea, markeri chimici care instruiesc celulele cum să folosească acest cod. Trecerea acestor markeri la generațiile viitoare este cunoscută sub numele de moștenire epigenetică și este des întâlnită la plante. Așadar, descoperirile semnificative în acest domeniu pot avea implicații pentru agricultură, aprovizionarea cu alimente și mediu.
Cercetătorii de la Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) și Howard Hughes Medical Institute (HHMI), ambele din Statele Unite, au studiat modul în care plantele transmit mai departe markerii ce mențin transpozonii inactivi. Atunci când sunt activați, transpozonii se pot deplasa și perturba alte gene. Pentru a-i bloca și a proteja genomul, celulele adaugă etichete de reglare în anumite situri din ADN. Acest proces se numește metilare.
Echipa de cercetători a arătat cum proteina DDM1 face loc enzimei care plasează aceste etichete pe noile catene de ADN. Celulele vegetale au nevoie de DDM1 deoarece ADN-ul lor este strâns împachetat. Pentru a-și menține genomul compact și ordonat, celulele își înfășoară ADN-ul în jurul proteinelor de ambalare numite histone. „Dar acest lucru blochează accesul la ADN pentru tot felul de enzime importante”, explică autorii. Înainte de a avea loc metilarea, „trebuie îndepărtate histonele din drum.”
Gena DDM1 a fost descoperită în urmă cu 30 de ani. De atunci, cercetătorii au aflat că gena deplasează ADN-ul de-a lungul proteinelor sale de ambalare pentru a expune locurile ce au nevoie de metilare.
Prin experimente genetice și biochimice, oamenii de știință au identificat exact histonele pe care DDM1 le deplasează. Cu ajutorul microscopiei crio-electronice au fost capturate imagini detaliate ale enzimei care interacționează cu ADN-ul și proteinele de împachetare asociate. S-a putut observa cum DDM1 se leagă de anumite histone pentru a remodela ADN-ul împachetat.
Experimentele au dezvăluit, de asemenea, modul în care afinitatea DDM1 pentru anumite histone păstrează controlul epigenetic de-a lungul generațiilor. Echipa a arătat că o histonă găsită numai în polen este rezistentă la DDM1 și acționează ca un substituent în timpul diviziunii celulare. „Își amintește unde a fost histona în timpul dezvoltării plantelor și păstrează acea amintire pentru generația următoare”, spun autorii.
Este posibil ca plantele să nu fie singurele organisme în care are loc acest proces. Oamenii depind, de asemenea, de proteinele asemănătoare DDM1 pentru a menține metilarea ADN-ului. Noua descoperire ar putea ajuta la explicarea modului în care aceste proteine păstrează genomul funcțional și intact.
Sursa: SciTechDaily