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May 26, 2023

Meccanismo di rimodellamento della cromatina scoperto nell'Arabidopsis

Arabidopsis thaliana [Martienssen lab/Cold Spring Harbor Laboratory] Le scoperte relative all'eredità epigenetica che avviene nelle piante possono avere implicazioni per l'agricoltura, l'approvvigionamento alimentare,

Arabidopsis thaliana [Laboratorio Martienssen/Laboratorio Cold Spring Harbor]

Le scoperte relative all’eredità epigenetica che avviene nelle piante possono avere implicazioni per l’agricoltura, l’approvvigionamento alimentare e l’ambiente. Ora, una nuova ricerca ha scoperto un meccanismo chiave nel rimodellamento della cromatina nell’Arabidopsis. I risultati mostrano che la DIMINUZIONE della METILAZIONE 1 del DNA (DDM1) promuove la sostituzione della variante istonica H3.3 con H3.1 nell'eterocromatina e che la deposizione di H3.3 previene la metilazione del DNA dell'eterocromatina nei mutanti ddm1.

Questa ricerca è pubblicata su Cell nell'articolo: "Il rimodellamento della cromatina delle varianti dell'istone H3 da parte del DDM1 è alla base dell'eredità epigenetica della metilazione del DNA".

Rob Martienssen, PhD, e Leemor Joshua-Tor, PhD, entrambi professori del Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) e ricercatori dell'HHMI, hanno studiato come le piante passano lungo i marcatori che mantengono inattivi i trasposoni. Un modo per silenziare i trasposoni e proteggere il genoma è attraverso la metilazione.

Martienssen e Joshua-Tor mostrano ora come il rimodellamento della proteina DDM1 promuova la deposizione di H3.1 H2A.W e la metilazione del DNA. Le cellule vegetali hanno bisogno del DDM1 perché il loro DNA è strettamente confezionato. "Ma questo blocca l'accesso al DNA per tutti i tipi di enzimi importanti", ha spiegato Martienssen. Prima che possa verificarsi la metilazione, “devi rimuovere o far scorrere via gli istoni”.

Martienssen, insieme all'ex collega del CSHL Eric Richards, PhD, che ora è professore al Boyce Thompson Institute, ha scoperto per la prima volta il DDM1 30 anni fa. Martienssen paragona il movimento della proteina a uno yo-yo che scivola lungo una corda. Gli istoni "possono muoversi su e giù nel DNA, esponendo parti del DNA alla volta, ma senza mai cadere", ha spiegato.

Gli esperimenti hanno anche rivelato come l'affinità del DDM1 per alcuni istoni preservi i controlli epigenetici attraverso le generazioni. Il team ha dimostrato che un istone presente solo nel polline è resistente al DDM1 e funge da segnaposto durante la divisione cellulare. "Ricorda dove si trovava l'istone durante lo sviluppo della pianta e conserva quella memoria nella generazione successiva", ha detto Martienssen.

Le piante potrebbero non essere sole qui. Gli esseri umani dipendono anche dalle proteine ​​​​simili a DDM1 per mantenere la metilazione del DNA. La nuova scoperta potrebbe aiutare a spiegare come queste proteine ​​mantengano i nostri genomi funzionali e intatti.