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FP7

CAPMEM Ergebnis in Kürze

Project ID: 326711
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Vereinigtes Königreich

Das Studium der Epigenetik bei Pflanzen

Epigenetische Modifikationen haben sich als leistungsstarke Regulatoren der biologischen Prozesse erwiesen. Unter Verwendung des pflanzlichen Modellorganismus Arabidopsis haben europäische Forscher Licht auf diesen komplexen Prozess geworfen. 
Das Studium der Epigenetik bei Pflanzen
DNA-Methylierung ist ein epigenetischer Mechanismus, der durch eine Familie von Methyltransferase-Enzymen vermittelt wird, die kovalent eine Methylgruppe an das Cytosin DNA-Nukleotid beifügen. Sie steuert wichtige biologische Prozesse, wie beispielsweise die Genaktivität während der Entwicklung, die Zelldifferenzierung und die genomische Stabilität unter Belastung.

Aufgrund der Ähnlichkeit der implizierten Enzyme bei Pflanzen und Tieren, ist die DNA-Methylierung ein gut erhaltener Prozess. Es gibt zwei Haupttypen von DNA-Methylierung, nämlich de novo-Methylierung, die auf zuvor nicht methylierte DNA zielt und die erhaltende Methylierung, die bereits vorhandenen Methylierungsmarker während der Replikation kopiert.

Die Modellpflanze Arabidopsis stellt ein leistungsfähiges Testsystem für die Methylierung bei Pflanzen und Säugetieren dar. Darüber hinaus sind seine Methylierungsmutanten lebensfähig und fruchtbar. Vor diesem Hintergrund haben Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts CAPMEM (Comparative analysis of plant and mammalian DNA methylation functions in epigenetic Arabidopsis mutants) sich vorgenommen, das Ausmaß der Erhaltung und Diversifizierung der Enzyme bei Pflanze und Säugetier zu bewerten, die den Erhalt der DNA-Methylierung steuern. Sie wollten auch bewerten, wie Methylierungsmuster die Anpassung der Pflanze an Umweltprobleme beeinflussen.

Forscher haben das Säugetiertransgen DNMT1 / LSH in Arabidopsis-Mutanten stabil exprimiert. Allerdings konnte der Säugetier-Homolog die ausgewählten Ziel-Loci nicht abschalten, die epigenetisch reguliert werden, was darauf hindeutet, dass die vollständige Wieder-Methylierung nicht auftrat. Als die Wissenschaftler die verschiedenen DNA-Methylierungs-Pflanzenmutanten einem Stress unterwarfen, stellten sie fest, dass die DNA-Methylierung die Fähigkeit von Pflanzenwurzeln betroffen ihre Wachstumsrichtung zu optimieren.

Insgesamt erwies sich Arabidopsis als ein wertvolles Forschungswerkzeug für die funktionelle Charakterisierung von DNA-Methylierern. Sie lieferte wichtige Informationen über die Entwicklung der DNA-Methylierung. Der Erhalt der Methylierungsfunktionen kann die genomische Flexibilität erhöhen und eine sich an Stress anpassende Evolution ermöglichen. Neben dem Grundlagenwissen könnten die Ergebnisse von CAPMEM dazu beitragen, praktische Probleme zu lösen, die mit der Landwirtschaft sowie Humanbiologie verbunden sind.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Epigenetik, Pflanzen, Arabidopsis, DNA-Methylierung, Stress, DNMT1, Evolution
Datensatznummer: 183124 / Zuletzt geändert am: 2016-08-02
Bereich: Umwelt