I en banbrytande studie publicerad i tidskriften Nature Genetics har forskare upptäckt en ny mekanism genom vilken växter tystar specifika gener för att skydda deras genom från skadliga transposerbara element. Denna upptäckt kastar ljus över en grundläggande process som är avgörande för att upprätthålla genomets integritet och säkerställa korrekt växttillväxt och utveckling.

Bakgrund:Transposerbara element och växtgenomförsvar

Transposerbara element, även kända som hoppgener, är segment av DNA som kan röra sig runt genomet. Medan vissa transposerbara element kan ge fördelaktig genetisk mångfald, kan andra vara skadliga, störa genfunktionen och orsaka mutationer. För att skydda sig själva har växter utvecklat olika försvarsmekanismer, inklusive DNA-metylering och RNA-interferens (RNAi), för att tysta transponerbara element och förhindra deras skadliga effekter.

Nyckelfynd:rollen av RNA-riktad DNA-metylering (RdDM)

Forskargruppen, ledd av forskare vid Max Planck Institute for Developmental Biology i Tyskland, identifierade en ny mekanism som involverar RNA-riktad DNA-metylering (RdDM) som en nyckelspelare i gentystnad. RdDM är en process där små RNA-molekyler styr DNA-metyleringsenzymer till specifika DNA-regioner, vilket leder till att dessa regioner tystas.

I studien fokuserade forskarna på en specifik typ av transposerbara element som kallas miniatyr inverterade-repeterade transposerbara element (MITEs). MITE är rikligt förekommande i växtgenom och kan orsaka skadliga effekter om de inte kontrolleras ordentligt.

Forskarna fann att RdDM spelar en avgörande roll för att tysta MITEs i växter. De identifierade en liten RNA-molekyl som riktar sig mot MITE och rekryterar DNA-metyleringsenzymer till dessa regioner, vilket resulterar i att MITE-aktiviteten tystas.

Konsekvenser för växtgenomintegritet och förbättring av grödan

Upptäckten av denna RdDM-medierade gentystnadsmekanism ger viktiga insikter i hur växter upprätthåller genomets integritet och skyddar sig från skadliga transposerbara element. Denna kunskap har betydande implikationer för förbättring av grödor, eftersom den erbjuder potentiella vägar för att utveckla nya strategier för att kontrollera transponerbara element och förbättra grödans prestanda.

Genom att manipulera RdDM-vägen kan forskare kunna tysta skadliga transposerbara element och förbättra grödans egenskaper, såsom sjukdomsresistens, skörd och torktolerans. Dessutom kan förståelse av mekanismerna för tystnad av gener hjälpa till i utvecklingen av nya biotekniska verktyg för genteknik och växtförädling.

Sammanfattningsvis representerar upptäckten av den RdDM-medierade gentystnadsmekanismen i växter ett betydande framsteg i vår förståelse av växtgenomförsvar och har potential att bidra till utvecklingen av förbättrade grödor och hållbara jordbruksmetoder.