Landschaftsveränderungen und Blütenbildung durch Chromatin
Der Chromatin-Kontext (oder die Verpackung der DNA um Histon-Proteine herum) regelt das Lesen durch genetisches Material und ist daher eine Quelle für die Steuerung der Genexpression. Um die Regulation der Blütenbildung zu erkunden, studierten die Forscher im Rahmen des EU-geförderten CHROMACT (Chromatin dynamics for gene activation in the developing flower) Projekts vor allem folgenden Aktor: ULTRAPETALA1 (ULT1). Der Transkriptionsaktivator ULT1 soll an mehreren Schritten der Chromatin-vermittelten Aktivierung von Genen, die die Blütenbildung steuern, beteiligt sein. Insbesondere steuert er die Einstellung von Histonmarkierungen, wenn Histone modifiziert werden, um Transkription zu lenken oder zu unterdrücken. Um eine globale Sichtweise von der Funktion von ULT1 bei der Blütenentwicklung zu erhalten, führten die CHROMACT-Forscher eine quantitative Analyse der Histon-Marker-Frequenz auf genomweiter Ebene durch. Hierfür entwickelten sie ein Protokoll, um Sequenzlabschnitte von hoher Qualität der markierten Bereiche zu erhalten, zusammen mit einer Analyse-Pipeline für die Ausgabedatenmenge. Die Ergebnisse zeigen, dass ULT1 die Funktion der Polycomb-Gruppe (PKG) genomweit antagonisiert, um eine richtige Blütenbildung zu ermöglichen, wenn dies angemessen ist. PcG-Proteine hemmen die Blüte, zum Beispiel im Winter, wenn die Fruchtung aufgrund von begrenztem Wasser und Sonnenlicht nicht möglich ist. Die Forscher untersuchten auch den Modus von ULT1, das Chromatin anzielt, und fanden eine Reihe von direkten Zielgene entlang eines aktiven Histon-Markierungsprofils. Außerdem hat die Analyse des DNA-Bindungssequenzmotivs eines Transkriptionsfaktors, der mit ULT1 interagiert, Daten für weitere Untersuchungen ergeben. Weitere Arbeiten in Zusammenarbeit mit anderen Labors - Wellmer Gruppe, Dublin; Kaufmann-Gruppe, Potsdam; Carles Gruppe, Grenoble - sollen das Studium der gesamten Dynamik von Chromatinlandschaften in Arabidopsis ermöglichen. Eine erste Reihe von Analysen zeigte, dass quantitative Veränderungen in Histonmarkierungen weitgehend mit den zu erwartenden Veränderungen bei der Expression von Genen, die mit früher Blütenbildung im Zusammenhang stehen, korrelieren. Die Forschungsergebnisse wurden zur Veröffentlichung eingereicht. Sie bilden eine starke Wissensplattform für die weitere Erforschung der Funktion von Transkriptionsregulatoren (Bindung, Wirkung auf Histonmarkierungen) in Verbindung mit der Chromatindynamik. ULT1 kommt in wirtschaftlich bedeutenden Kulturen wie Tomaten, Mais und Weizen vor. Eine Studie über die Funktion dieses Proteins in Genschaltern könnte in den Bereichen Pflanzenzüchtung und Pflanzenmanipulation zu Erhöhung der Ausbeute anwendbar sein.
Schlüsselbegriffe
Chromatin, Blütenbildung, Ernte, ULTRAPETALA1, Histon, Polycomb- Gruppe
