«Глубокое изменение парадигмы»: Раскрытие эволюционных секретов управления генами

Новаторское исследование, проведенное учеными из Института молекулярной биологии растений им. Грегора Менделя (GMI), пролило свет на эволюционное происхождение и функции репрессивного комплекса Polycomb 2 (PRC2). Первоначально считалось, что PRC2 является ключевым контроллером генов развития, но в настоящее время его роль расширена и включает репрессию транспозируемых элементов (TE) у широкого круга эукариот.

Исследователей вдохновили предыдущие работы на красных водорослях, в которых было обнаружено, что PRC2 оставляет свой след метилирования на транспозонах - мобильных генетических элементах, которые могут нарушать стабильность генома. Основываясь на этом открытии, международная группа ученых изучила, как PRC2 действует в различных эукариотах, включая растения, ПС и опистоконты.

Присутствие транспозонов во всех трех линиях эукариот указывает на необходимость их сайленсинга для поддержания стабильности генома. У мутантных диатомей, бриофитов и красных водорослей, у которых была удалена активность PRC2, сайленсинг транспозируемых элементов был утрачен. Это позволяет предположить, что предковая функция PRC2 заключалась в защите генома от вторжения транспозонов.

Хотя первоначально считалось, что роль PRC2 заключается в репрессии белок-кодирующих генов, исследование показало постепенное изменение его функции в ходе эволюции. У наземных растений остатки транспозируемых элементов, известных как "ископаемые TE", до сих пор служат мишенями для PRC2, приводя к глушению близлежащих генов. Это указывает на то, что некоторые транспозируемые элементы были одомашнены в цветковых растениях, таких как арабидопсис, и играют роль в модуляции белок-кодирующих генов.

Результаты этого исследования имеют большое значение для нашего понимания генного контроля и эволюции. Фредерик Бергер, руководитель группы в GMI и соответствующий автор исследования, подчеркивает, что предковая функция PRC2 как защитника от транспозонов представляет собой глубокое изменение парадигмы. Смещение функции PRC2 от репрессии транспозонов к репрессии белок-кодирующих генов подчеркивает сложную эволюционную траекторию этого важнейшего генного регулятора.

Доктор Тецуя Хисанага, постдокторант из группы Бергера и первый автор исследования, поясняет, что наличие остатков транспозируемых элементов в арабидопсисе свидетельствует об их одомашнивании и участии в регуляции белок-кодирующих генов. Это подчеркивает динамичную и сложную взаимосвязь между транспозируемыми элементами и регуляцией генов в различных организмах.

- "Полученные результаты показывают, что PRC2 репрессирует транспозируемые элементы в этих далеких друг от друга линиях, что определяет эту функцию как возникшую у предка всех трех линий. Происхождение PRC2, вероятно, заключалось прежде всего в защите генома от вторжения транспозонов. Эта предковая функция является глубоким изменением парадигмы". - Фредерик Бергер, GMI

- "Мы предполагаем, что в арабидопсисе некоторые TE были одомашнены и превратились в элементы, участвующие в модуляции белок-кодирующих генов". - Тецуя Хисанага, GMI