Wspólne międzynarodowe badania prowadzone pod przewodnictwem Akihisy Osakabe i Yoshimasy Takizawy z Uniwersytetu Tokijskiego pozwoliły na wyjaśnienie mechanizmów molekularnych w rzodkiewnikach (Arabidopsis thaliana) dzięki któremu białko DDM1 (Decreased in DNA Methylation 1) zapobiega transkrypcji „skoczących genów”. DDM1 sprawia, że ​​„skoczące geny” stają się bardziej dostępne dla tłumiących transkrypcję chemicznych znaków do odkładania. Ponieważ wariant tego białka występuje u ludzi, odkrycie dostarcza wglądu w uwarunkowania genetyczne spowodowane takimi mutacjami „skoczących genów”. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza.

Rozplątane DNA jest często określane jako „sznurek”. W komórce wygląda jednak bardziej jak „kulka sznurkowa”, tylko wzory pętli są znacznie bardziej złożone. Najmniejszą jednostką jest nukleosom. Składa się z odcinka DNA owiniętego wokół rusztowania białkowego (histonowego). Transpozony, geny, które mogą „przeskakiwać” do różnych miejsc w genomie, są „schowane” w nukleosomach, co utrudnia komórce osadzanie chemicznych znaków, które tłumią transkrypcję transpozonów. DDM1 to białko znane z utrzymywania takich tłumiących chemicznych znaków, ale nie jest jasne, w jaki sposób może uzyskać dostęp do transpozonów, gdy są one starannie „schowane”.

„Skaczące geny są fascynujące” — mówi Osakabe, pierwszy autor artykułu — „ponieważ mogą powodować znaczące zmiany w genomie, zarówno dobre, jak i złe. Badanie, w jaki sposób białka takie jak DDM1 zarządzają tymi genami, pomaga nam zrozumieć podstawowe mechanizmy życia i może mieć ważne praktyczne zastosowania”.

Naukowcy wykorzystali kriomikroskopię elektronową, technikę umożliwiającą obrazowanie w skalach zbliżonych do atomowych. Pozwoliło im to przyjrzeć się strukturze białka DDM1 i DNA w nukleosomie.

„Byliśmy bardzo podekscytowani, widząc szczegółowe struktury DDM1 i nukleosomu” — wspomina Osakabe. „Jednym z zaskoczeń było to, jak DDM1 otwiera nukleosom. Uchwycenie tych struktur było wyzwaniem, ale zobaczenie wyników sprawiło, że cała ciężka praca była tego warta”.

Obrazy o wysokiej rozdzielczości pokazały dokładne pozycje, w których DDM1 wiązał się z DNA w nukleosomie. W rezultacie specyficzne miejsce wiązania, które normalnie zamyka nukleosom, stało się bardziej „elastyczne” i otworzyło się, aby umożliwić osadzanie tłumiących znaków chemicznych, zapobiegając transkrypcji transpozonów.

Ten pozornie nieistotny szczegół może być początkiem poważnych usprawnień.

„Ludzka wersja DDM1, zwana HELLS, działa podobnie” — mówi Osakabe. „W dłuższej perspektywie takie odkrycia mogą doprowadzić do nowych metod leczenia chorób genetycznych u ludzi wywołanych przez podobne geny. Ta nowa wiedza dostarcza również wglądu w to, jak rośliny i inne organizmy kontrolują swoje DNA, co może poprawić naszą zdolność do uprawy lepszych upraw lub opracowywania nowych biotechnologii”.



Source link