Epigenetyka u drożdży
Komórki posiadają mechanizm zwany pamięcią transkrypcyjną, którego działanie pozwala zapamiętać, w jakiej kolejności zachodzi ekspresja genów w czasie. To pozwala komórkom szybko reagować na bodźce środowiskowe. To, że pamięć transkrypcyjna jest częścią profilu epigenetycznego komórki, jest dzisiaj faktem powszechnie znanym. Natomiast przekazywanie pamięci transkrypcyjnej potomstwu odbywa się na drodze mechanizmu, który nie został dotąd zbadany. Heterogeniczność komórek sprawia, że zbadanie dziedziczności cech epigenetycznych jest trudne i wymaga innowacyjnego podejścia do pojedynczej komórki. W tym kontekście, naukowcy z projektu TXNMEMGAL1 (Single-cell dynamics of Gal1 transcriptional memory inheritance in Saccharomyces cerevisiae), finansowanego ze środków UE, podjęli się zbadania tych procesów w żywych komórkach. W tym celu do swoich badań wybrali pączkujące drożdże Saccharomyces cerevisiae, a konkretnie gen Gal1, który bierze udział w metabolizmie galaktozy. Wcześniejsze badania pokazały, że komórki drożdży nigdy nie poddane działaniu galaktozy charakteryzują się wolniejszą odpowiedzią transkrypcyjną Gal1 w porównaniu z komórkami hodowanymi w obecności galaktozy. Wydaje się, że do pewnego stopnia wpływ na ten proces mają enzymy dokonujące przebudowy chromatyny oraz czynniki modyfikujące histony. Naukowcy chcieli ustalić, w jaki sposób komórki drożdży wystawione na działanie galaktozy przekazują swojemu potomstwu pamięć transkrypcyjną oraz w ilu pokoleniach ta pamięć się zachowa. Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych technologii mikroprzepływowych, raz za razem poddawali komórki drożdży wpływowi galaktozy, a następnie glukozy. Takie postępowanie pozwoliło im wyodrębnić pamięć transkrypcyjną Gal1 i dziedziczność u pojedynczej komórki drożdży oraz zidentyfikować nowe czynniki biorące udział w pamięci Gal1. Przeprowadzili badania przesiewowe ponad 500 szczepów z mutacją czynników związanych z chromatyną, aby zrozumieć, jaki jest wpływ tych regulatorów na ponowną indukcję Gal1 na poziomie transkrypcyjnym, wykorzystując metody biochemii. Wszystkie narzędzia opracowane w ramach badania TXNMEMGAL1 i jego ustalenia dają wgląd w pamięć transkrypcyjną oraz dziedziczenie cech epigentycznych na poziomie pojedynczej komórki na niespotykaną dotąd skalę. A ponieważ mechanizm ten zachował się u wszystkich komórek eukariotycznych, nowa wiedza może być zastosowana również do komórek ludzkich, pomagając w poznaniu złożonych odpowiedzi komórkowych na zmiany środowiskowe.
Słowa kluczowe
Epigenetyka, drożdże, pamięć transkrypcyjna, Gal1