Biologer från Monash University har belyst de invecklade molekylära mekanismerna som är ansvariga för gentystnad som induceras av utökade upprepningar i en internationell studie som publicerades idag i Nature Plants .
Detta fenomen har kopplats till ett antal ärftliga sjukdomar, inklusive Friedreichs ataxi hos människor, och orsakar tillväxtavvikelser hos växter som Arabidopsis thaliana.
Forskningen syftade till att förstå mekanismen genom vilken förstorade upprepningar orsakar epigenetisk tystnad, en viktig procedur för att kontrollera genuttryck.
Att upptäcka nya komponenter som är nödvändiga för denna tystnadsprocess åstadkoms av forskarna med hjälp av en växtmodell som visar symtom på tillväxtdefekter vid högre temperaturer men inte vid lägre temperaturer.
SUMO-proteas FUG1, histonläsare AL3 och kromodomänprotein LHP1 identifierades som de tre viktigaste aktörerna, enligt studien.
"Dessa proteiner samlas för att skapa en viktig modul som krävs för epigenetisk tystnad inducerad av upprepad expansion", säger huvudstudieförfattaren Dr. Sridevi Sureshkumar, som leder genetiken vid Core Research Group vid Monash University School of Biological Sciences.
"Vår forskning avslöjar den avgörande roll som dessa proteiner spelar i orkestreringen av gentystnad som utlöses av utökade upprepningar," sa Dr. Sureshkumar.
"Medvetenheten om dessa system bidrar inte bara till att förbättra vår förståelse av växtbiologi utan ger också insikter om sjukdomar som påverkar människor", sa hon.
Under forskningens gång användes moderna genetiska screeningmetoder och tvåhybridtest av jäst för att fastställa att FUG1, ett okarakteriserat SUMO-proteas, är en betydande deltagare i epigenetisk tystnad. Efter ytterligare analys visades det att FUG1 interagerar med AL3, som är en histonläsare som är känd för att binda till särskilda histonmärken som är relaterade till effektivt genuttryck.
Dessutom fann forskarna att AL3-proteinet interagerar med LHP1, som är ett kromodomänprotein som spelar en roll i spridningen av restriktiva histonmärken. Omkastningen av gentystnad och undertryckandet av upprepade expansionsrelaterade symtom orsakades båda av funktionsförlusten hos någon av dessa komponenter under experimentet.
"Dessa fynd understryker vikten av post-translationella modifierare och histonläsare i epigenetisk reglering," sa Dr. Sureshkumar.
"Vår studie banar väg för ytterligare forskning om dessa proteiners roll i olika biologiska processer och mänskliga sjukdomar," sa hon.
"Fynden presenterar inte bara potentiella konsekvenser för människors hälsa utan bidrar också till vår förståelse av växtbiologi, som redan är avancerad."
Dr. Sureshkumar, som ledde denna internationella studie som involverade institutioner i Storbritannien, Kina, Kanada, Indien och Australien, sa att multinationellt samarbete hjälpte dem att göra framsteg inom olika aspekter av denna forskning.
Dr. Sureshkumar sa att denna forskning potentiellt skulle kunna vara en väg för utveckling av nya terapeutiska tekniker som riktar in sig på epigenetisk dysreglering hos människor som lider av ärftliga sjukdomar.
Mer information: Sridevi Sureshkumar et al, SUMO-proteas FUG1, histonläsare AL3 och kromodomänprotein LHP1 är integrerade för att upprepa expansionsinducerad gentystnad i Arabidopsis thaliana, naturväxter (2024). DOI:10.1038/s41477-024-01672-5
Journalinformation: Naturväxter
Tillhandahålls av Monash University
