Hemmelighetene til planters epigenetiske arv er i ferd med å bli låst opp, i en åpenbaring som kan styrke avlingene og forberede dem på de globale klimaendringene som ligger foran oss.
Planter overfører epigenetiske markører å dempe potensielt skadelige gener kjent som transposonereller «hoppende gener», foreslår en studie publisert denne mandagen i tidsskriftet Cell.
Disse «hopperne» kan skape kaos når de aktiveres i en celles genom, som igjen bruker en prosess som kalles metylering for å deaktivere dem.
Metylering gir regulatoriske markører på spesifikke steder i DNA hvor disse transposonene til slutt kan forstyrre andre gener.
Den nye studien, ledet av forskere ved Cold Spring Harbor Laboratory og Howard Hughes Medical Institute, fokuserer på et protein kalt DDM1som spiller en avgjørende rolle for å lette denne prosessen.
Planter «lærer av foreldrene» takket være DDM1
DDM1 ble først oppdaget for tre tiår siden av biologer Rob Martienssen Det er Eric Richards. I denne siste studien forklarer Martienssen at proteinet er essensielt for å skyve DNA langs histonerproteiner som er ansvarlige for å pakke DNA inne i cellen.
Dette «lysbildet» er – eksemplifiserer populærvitenskap – lik en jojo som beveger seg langs et tau, og gir enzymene som er ansvarlige for metylering nødvendig tilgang til spesifikke steder i DNA. I planter er prosessen spesielt grunnleggende, siden deres DNA er veldig kompakt.
Nå har Martienssens team brukt banebrytende kryoelektronmikroskopi for å analysere interaksjonen mellom DDM1, DNA og histoner i en planteart kjent som Arabidopsis thaliana. De oppdaget raskt at DDM1 har en preferanse av spesifikke histoner for å reorganisere DNA-emballasje.
Denne preferansen viser seg å være avgjørende for å bevare epigenetiske kontroller på tvers av plantegenerasjoner. En type histon som bare finnes i pollen motstår DDM1 og fungerer som en highlighter under celledeling, effektivt «huske» av sin posisjon og overføre denne informasjonen til påfølgende generasjoner av planter.
Denne oppdagelsen kaster ikke bare lys over plantenes motstandskraft, den har også implikasjoner for menneskers helse. DDM1-lignende proteiner er avgjørende for å opprettholde DNA-metylering hos mennesker, og gir dermed litt innsikt i rollen til epigenetikk i menneskelig genregulering.
Å forstå epigenetisk arv tillater oss å produsere avlinger som er bedre forberedt til å motstå fremtidige klimaendringer.
