Wyjaśnienie regulacji genu za pomocą modelu roślinnego
Chromatyna zawarta w roślinach i organizmach zwierząt to po prostu DNA spakowane za pomocą białek histonowych i niehistonowych. Pewne części chromatyny (heterochromatyna) zawierają geny, których ekspresja jest w dużym stopniu wyciszona poprzez dodanie grup metylowych do białek histonowych (metylacja). Powiązanie heterochromatyny z metylacją DNA jest prawdopodobnie spowodowane metylacją sąsiadującego histonu. W rzeczywistości metylacja DNA może trwać przez całe pokolenia, powodując dziedziczne zmiany w ekspresji genu bez zmian w sekwencji DNA (epigenetyka). Roślinę o nazwie Arabidopsis thaliana łączy ze ssakami niedawno odkryta grupa białek dysponująca metylowaną domeną wiążącą DNA, która mogłaby odgrywać rolę w metylacji DNA. Taka cecha wskazuje na to, że A. thaliana mogłaby pełnić rolę modelowego systemu dla metylacji DNA u ssaków. Początkowe plany zbadania tego systemu w ramach projektu SRA AND EPIGENETICS finansowanego ze środków UE zostały zmodyfikowane, gdy kolejny zespół badawczy opublikował swoje wyniki dotyczące tego systemu. Centrum badań przesunęło się wówczas w kierunku badania procesu tworzenia heterochromatyny i jej związku z fenotypem mutantów atxr5/6 związanym z replikacją. Wytrwałość i kreatywność naukowców uczestniczących w projekcie umożliwiły dogłębną analizę mechanizmu sterowania replikacją DNA (który blokuje również możliwość ponownej replikacji DNA lub więcej niż jednej replikacji w trakcie cyklu komórki). Rośliny, u których występują mutacje konkretnych metylotransferaz histonu, enzymów pośredniczących w transferze grup metylowych do białek histonu, stanowią przykład miejscowej, ponownej replikacji heterochromatyny. Heterochromatyna występująca zarówno u roślin, jak i u zwierząt charakteryzuje się ogólnie metylacją obu DNA oraz histonów typu H3K9. W przypadku A. thaliana miejsca metylacji są zlokalizowane parami i wzajemnie się stabilizują. Badania ujawniły, że roślina ta może przystosować się do sygnałów pozakomórkowych poprzez regulację ekspresji genu i wytrącenie histonu niezależnie od metylacji DNA. Przeprowadzone prace zaowocowały złożeniem wniosku patentowego. Dalsze badania dotyczące związku pomiędzy dimetylacją histonu H3K9 (H3K9me2) i metylacją DNA ujawniły wyraźne i nowe wzajemne zależności występujące między tymi dwoma procesami. Projekt SRA AND EPIGENETICS zaowocował przełomowymi pracami w dziedzinie epigenetyki, skutkując ważnymi publikacjami w czasopismach naukowych cieszących się sławą na arenie międzynarodowej. Lepsze zrozumienie złożonych mechanizmów ekspresji genu może ostatecznie okazać się istotne dla określenia charakterystyki choroby i opracowania nowych terapii.
