Okrem DNA organizmy predávajú potomkom aj „manuál“ na čítanie genetického kódu: Vedci približujú, ako tento manuál vyzerá
Autori novej štúdie skúmali úlohu proteínu DDM1 v procese, ktorý sa nazýva metylácia.
Keď organizmy predajú svoje gény ďalšej generácii, predávajú toho viac ako len DNA kód. Niektoré prenášajú aj chemické markery, ktoré slúžia bunkám ako inštrukcie na používanie zdedeného DNA kódu. Posúvanie týchto markerov sa nazýva epigenetické dedičstvo a v prípade rastlín ide o bežný proces.
Výskumníci z Cold Spring Harbor Laboratory vo svojej novej práci skúmali ako rastliny predávajú ďalším generáciám markery, ktoré inštruujú gény, aby držali takzvané transpozóny neaktívne. Transpozóny sa inak prezývajú aj “skákajúce gény” a ak sú aktívne, môžu sa presúvať a tým narušiť funkciu iných génov. Aby tieto gény rastliny vypli, bunky pridávajú regulačné markery na špecifické miesta v DNA. Tento proces poznáme aj ako metyláciu.
V rámci novej štúdie vedci zistili, že proteín DDM1 vytvorí priestor pre enzým, ktorý tieto markery umiestni na nové vlákna DNA. Rastlinné bunky potrebujú DDM1, pretože ich DNA je zložená veľmi natesno.
“Rastliny si držia svoj genóm kompaktný a usporiadaný. Aby to dokázali, ich DNA sa balí okolo proteínov, ktoré nazývame históny. Tento proces však zablokuje radu dôležitých proteínov prístup k DNA. Než sa môže metylácia uskutočniť, treba históny odsunúť nabok alebo ich odstrániť,” vysvetľuje jeden z autorov štúdie, Rob Martienssen.
Z generácie na generáciu
Proteín DDM1 objavili vedci už pred 30 rokmi. Odvtedy sa dozvedeli, že tento proteín posúva DNA okolo histónov, aby odkryl miesta, ktoré potrebujú metyláciu. Históny sa vďaka tomu môžu presúvať hore-dole po DNA a odkrývať jej časti, no nikdy sa od nej neoddelia. V rámci štúdie vedci vykonali niekoľko experimentov, vďaka ktorým mohli zistiť presné históny, ktoré DDM1 presúva. Pomocou kryo-elektrónovej mikroskopie vedci vytvorili detailné zábery enzýmu, ktorý interaguje s DNA a spája sa s baliacimi proteínmi. Zároveň však videli ako DDM1 “chytí” konkrétny histón, aby pretvoril už zbalenú DNA. Výskumníci natrafili na nečakanú väzbu, ktorá spája DDM1 dokopy. Nakoniec sa zistilo, že táto väzba súhlasí s prvou mutáciou, ktorú vedci objavili pred 30 rokmi, keď sa výskum DDM1 začal.
Autori štúdie si všimli, že DDM1 má “rád” určité históny, čím sa zachovávajú epigenetické procesy naprieč generáciami. Pozorovali tiež že histón, ktorý sa vyskytuje len v peli, je voči DDM1 odolný. V tomto prípade však slúži len na “držanie miesta” počas delenia buniek.
Neprehliadnite
“Tento histón si pamätá, kde bol počas vývoja rastliny a túto spomienku si prechováva. Nakoniec ju posúva ďalšej generácii,” tvrdí Martienssen.
Výskumníci naznačujú, že rastliny nie sú jediné, ktoré môžu týmto procesom prechádzať. Aj človek je závislý na proteínoch podobných proteínu DDM1. Tie rovnako pomáhajú udržiavať metyláciu našej DNA. Štúdia však pomáha vysvetliť ako nám tieto proteíny pomáhajú udržiavať genómy funkčné a nepoškodené. Zistenia by však mohli pomôcť aj v obore poľnohospodárstva.
Komentáre