Zmiany chromatyny podczas powstawania kwiatu
Układ chromatyny (DNA nawiniętego na białka histonowe) w obszarze genów reguluje ich odczyt, a tym samym jest jednym z mechanizmów kontroli ich ekspresji. Badając regulację procesu tworzenia kwiatu, naukowcy z finansowanego przez UE projektu CHROMACT (Chromatin dynamics for gene activation in the developing flower) skupili się na jednym czynniku: ULTRAPETALA1 (ULT1). Uważa się, że aktywator transkrypcji ULT1 uczestniczy w kilku etapach uwarunkowanej konformacją chromatyny aktywacji genów kwitnienia. Kontroluje w szczególności ustawienie znaczników histonowych, które są dodawane w celu pokierowania transkrypcją lub zahamowania jej. Aby uzyskać ogólny wgląd w funkcje ULT1 podczas rozwoju kwiatu, naukowcy z projektu CHROMACT przeprowadzili analizę ilościową częstości występowania znaczników histonowych w całym genomie. W tym celu opracowali protokół uzyskiwania wysokiej jakości odczytów sekwencji wyznakowanych regionów oraz schemat opracowywania wyjściowych zestawów danych. Wyniki wskazują, że antagoniści ULT1, białka z grupy Polycomb (PcG), są aktywne na poziomie całego genomu, umożliwiając odpowiednie uformowanie kwiatu w odpowiednim momencie. Białka PcG hamują kwitnienie, np. zimą, gdy utrzymanie owocu nie byłoby możliwe z racji ograniczonego dostępu do wody i światła słonecznego. Badacze zanalizowali też tryb celowania ULT1 w chromatynę oraz wykryli zestaw bezpośrednich genów docelowych powiązanych z profilem aktywnych znaczników histonowych. Ponadto analiza motywu sekwencji wiązania DNA w czynniku transkrypcyjnym oddziałującym z ULT1 dostarczyła danych do dalszych badań. Dalsze badania przy współpracy z innymi laboratoriami: grupą Wellmera w Dublinie, grupą Kaufmann w Poczdamie i grupą Carles w Grenoble, umożliwią przeanalizowanie ogólnej dynamiki chromatyny na przykładzie Arabidopsis. Pierwsza tura analiz ujawniła, że ilościowe zmiany w znacznikach histonów są przeważnie skorelowane z oczekiwanymi zmianami ekspresji genów wczesnych zdarzeń podczas formowania kwiatu. Wyniki opisano w artykule złożonym do publikacji. Stanowią solidną podstawę do dalszych badań nad funkcją regulatorów transkrypcji (wiązanie, wpływ na znaczniki histonów) w kontekście dynamiki chromatyny. Czynnik ULT1 występuje w ważnych dla gospodarki roślinach uprawnych, takich jak pomidor, kukurydza i pszenica. Badanie roli tego białka w przełączaniu genów może mieć zastosowanie praktyczne w hodowli roślin uprawnych i manipulacji pozwalającej zwiększyć plony.
Słowa kluczowe
Chromatyna, powstawanie kwiatu, plon, ULTRAPETALA1, histon, białka Polycomb
