Neue Forschungen zur Stummschaltung pflanzlicher Gene
Die posttranslationale Histonmodifikation hält Chromatinzustände aufrecht, die mit einem definierten Genexpressionsprogramm assoziiert sind. Die Polycomb-Gruppe (PcG) unterdrückt dabei Gene, die nicht für eine bestimmte Zellidentität benötigt werden. Bei Pflanzen sind jedoch nur einige PcG-Proteine bekannt. Das Projekt PLANTPCGSILENCING analysierte die verschiedenen PcG-Regulationsmechanismen bei Pflanzen und deren biologische Funktion. PcG-Proteine sind in mehreren Familien von Multiproteinkomplexen wie PRC1 und PRC2 (Polycomb Repressive Complexes) vorhanden. Bei PRC2 sind die Komponenten bereits gut beschrieben, bei PRC1 hingegen wurden sie erst kürzlich entdeckt. Obwohl bekannt ist, dass beide Komplexe für eine stabile Repression der Zielgene sorgen, fehlen auch hier die Details. Schwerpunkt des Projekts war nun die Rolle von PRC1 bei der PcG-Repression in der gesamten Entwicklungsphase der Pflanze, insbesondere AtBMI1-Proteine, die als mögliche PRC1-Komponenten vorgeschlagen wurden. Den Ergebnissen zufolge wirken AtBMI1-Proteine entscheidend daran mit, nach der Keimung Gene zu unterdrücken, die die Samenreifung steuern. Da die Rekrutierung von PcG-Komplexen für bestimmte Zielstrukturen bei Tieren seit langem als sequenzieller Prozess gilt, war der Umkehrmechanismus bei der Regulation von Samenreifungsgenen ein unerwartetes Ergebnis. Die Analyse des Transkriptoms von atbmi1-Mutanten ergab, dass AtBMI1s neben dem Abschalten der Samenreifung nach der Keimung den Übergang von einer Entwicklungsphase zur nächsten fördern, was auch über die gesamte Entwicklung und Kontrolle der Zellproliferation bei Organwachstum und -entwicklung fortdauert. Der Abgleich der Datensätze mit früheren Daten deutet auf verschiedene PRC1-funktionelle Netzwerke hin, wobei Gene durch AtBMI1 und/oder Embryonic Flower 1 (EMF1) zusammen LHP1 (Chromo domain-containing protein 1) und PRC2 reguliert werden. Weitere Proteine regulieren bestimmte Untergruppen von Genen. PLANTPCGSILENCING enthüllt damit einen wichtigen Unterschied zwischen Pflanzen und Tieren: die PRC1-Aktivität kann auch PRC2 für Samenreifungsgene rekrutieren. So wird das klassische Rekrutierungsmodell von PcG-Komplexen als klassisches hierarchisches Modell für die PcG-Markierung und die Darstellung der Ereignisabfolge bei Arabidopsis in Frage gestellt.
Schlüsselbegriffe
Gen-Silencing, Arabidopsis, PcG, PLANTPCGSILENCING, PRC
