Cell: Растения передают потомкам не только гены, но и химические маркеры

Когда организмы передают свои гены будущим поколениям, они включают в себя не только код, записанный в ДНК. Некоторые организмы передают также химические маркеры, которые инструктируют клетки, как использовать этот код.

Передача этих маркеров будущим поколениям известна как эпигенетическое наследование. Особенно часто оно встречается у растений. Таким образом, сделанные здесь важные выводы могут иметь значение для сельского хозяйства, производства продуктов питания и окружающей среды.

Профессора Лаборатории Колд Спринг Харбор (CSHL) и исследователи HHMI Роб Мартиенссен и Лимор Джошуа-Тор изучали, как растения передают маркеры, которые удерживают транспозоны в неактивном состоянии. Транспозоны также известны как прыгающие гены. Включившись, они могут перемещаться и нарушать работу других генов. Чтобы заглушить их и защитить геном, клетки добавляют регуляторные метки к определенным участкам ДНК. Этот процесс называется метилированием.

Мартиенссен и Джошуа-Тор показали, как белок DDM1 освобождает место для фермента, который размещает эти метки на новых нитях ДНК. Растительные клетки нуждаются в DDM1, поскольку их ДНК плотно упакована. Чтобы сохранить компактность и порядок в геноме, клетки оборачивают ДНК вокруг упаковочных белков, называемых гистонами.

Но это закрывает доступ к ДНК для всевозможных важных ферментов, — поясняет Мартиенссен.

Чтобы метилирование могло произойти, «необходимо удалить или сдвинуть гистоны с пути.

Мартиенссен и его бывший коллега по CSHL Эрик Ричардс впервые обнаружили DDM1 30 лет назад. С тех пор исследователи выяснили, что он сдвигает ДНК вдоль упаковочных белков, обнажая участки, нуждающиеся в метилировании. Мартиенссен сравнивает это движение со скольжением йо-йо по струне.

Гистоны могут перемещаться вверх и вниз по ДНК, одновременно обнажая участки ДНК, но никогда не срываясь, — поясняет он.

С помощью генетических и биохимических экспериментов Мартиенссен точно определил, какие именно гистоны вытесняет DDM1. Джошуа-Тор использовал криоэлектронную микроскопию для получения детальных изображений фермента, взаимодействующего с ДНК и связанными с ней упаковочными белками. Они смогли увидеть, как DDM1 цепляется за определенные гистоны, чтобы перестроить упакованную ДНК.

Оказалось, что неожиданная связь, связывающая DDM1, соответствует первой мутации, обнаруженной все эти годы назад, — говорит Джошуа-Тор.

Эксперименты также показали, как сродство DDM1 к определенным гистонам сохраняет эпигенетический контроль в разных поколениях. Команда показала, что гистон, обнаруженный только в пыльце, устойчив к действию DDM1 и выполняет роль «запасного варианта» во время деления клетки.

Он запоминает, где находился гистон во время развития растения, и сохраняет эту память в следующем поколении, — говорит Мартиенссен.

Возможно, растения здесь не одиноки. Человек также зависит от DDM1-подобных белков для поддержания метилирования ДНК. Новое открытие может помочь объяснить, как эти белки поддерживают функциональность и целостность наших геномов.

Результаты опубликованы в издании Cell.

28.08.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита

Выращивать кальмаров в аквакультуре пытаю...

Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека
Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека

Способность собак чувствовать боль человека мо...

Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса
Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса

Математики Санкт-Петербургского государственно...

Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями
Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями

Благодаря новым приборам для отслеживания...

Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось

Международная группа исследователей под р...

Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель
Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель

Многие владельцы кошек сталкиваются с тем...

Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках
Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках

Как движутся частицы в турбулентных жидко...

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности

Новости компаний, релизы

U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
В России начинает работу фонд для нуждающихся в сложном высокотехнологичном лечении