В останні роки вчені показали, що батьки можуть передавати своїм нащадкам не тільки послідовності своєї ДНК; вони також можуть передавати епігенетичні мітки, такі як хімічні мітки або структурні зміни, які не змінюють основи генома, але можуть мати значний вплив на те, як експресуються гени. Це явище також спостерігається у рослин, і цей процес відомий як епігенетичне спадкування.
Рослинний ген DDM1 ( зниження метилування ДНК 1 ) був виявлений у рослин арабідопсіса давним-давно. Він кодує фермент, який може реконструювати хроматин, а також необхідний для метилювання ДНК і гістонів. ДНК повинна бути ущільнена, щоб поміститися в клітку, а хроматин відноситься до упакованої ДНК. Коли ДНК згорнута в спіраль, не всі частини генома доступні, і клітина повинна мати можливість швидко реконструювати геном, якщо це необхідно, щоб певні гени могли експресувати або деактивувати.
Транспозони часто доводиться деактивувати, наприклад, тому, що ці гени можуть переміщатися або « стрибати » по геному, коли вони активні, і вони можуть викликати серйозні порушення в роботі інших генів. Епігенетичні маркери, такі як метильні мітки, можуть допомогти відключити транспозони і зробити їх нешкідливими. Але клітина повинна бути здатна розміщувати метильні мітки на ДНК в потрібних місцях, щоб надавати потрібне регулює вплив.
DDM1 допомагає рослинним клітинам створювати простір в упакованому геномі для метилування. Коли ДНК упакована і ущільнена, ферменти, які виконують роботу по метилювання, можуть бути заблоковані. Перш ніж відбудеться метилювання, « ви повинні видалити або зрушити гістони зі шляху », — пояснив Роб Мартіенсен, професор лабораторії Колд-Спрінг-Харбор ( CSHL ) і дослідник Медичного інституту Говарда Хьюза. DDM1 допомагає переміщати ДНК уздовж гістонів, оголюючи ділянки, які потребують метилювання. Гістони все ще здатні переміщатися, оголюючи частини генома, але вони ніколи не відвалюються, як йо-йо на мотузочці, пояснив Мартіенссен.
Гістони, які зрушуються DDM1, також були ідентифіковані в цьому дослідженні, про який повідомлялося в Cell. Для візуалізації взаємодії між ДНК, упаковують білками і ферментом використовувалася електронна мікроскопія. DDM1 може захоплювати певні гістони, ремоделюючи ущільнену ДНК.
Вся ця активність також зберігається в різних поколіннях рослин. Дослідники показали, що DDM1 зберігає перевагу при взаємодії зі специфічними гістонами протягом декількох поколінь. Один гістон, який міститься тільки в пилку, не реагує на DDM1 і замість цього стає заповнювачем під час клітинного ділення.
« Він запам’ятовує, де знаходився гістон під час розвитку рослини, і зберігає цю пам’ять в наступному поколінні », — зазначив Мартіенсен.
Ці результати можуть бути застосовні і до інших організмів. Люди є носіями білків, схожих на DDM1, і які допомагають підтримувати метилування в геномі. Будуть потрібні додаткові дослідження, щоб визначити, чи мають ці результати паралелі у ссавців, але вони можуть допомогти пояснити, як ці білки допомагають геному людини. Робота також може мати значення для сільського господарства або харчової промисловості.
Матеріали новинного характеру не можна прирівнювати до призначення лікаря. Перед прийняттям рішення порадьтеся з фахівцем.
