Epigenetika rostlin

Úvod

Genetická informace zůstává prakticky identická ve všech buňkách mnohobuněčných organismů v průběhu jejich vývoje a bez ohledu na podmínky prostředí. Aktivitu jednotlivých oblastí genomu je proto nutné pružně regulovat. To platí zejména pro rostliny, které ve svém genomu tolerují velké množství transponovatelných elementů (TE) vmezeřených mezi geny, jejichž podíl dosahuje až 85% velikosti genomu. Rostliny jsou také schopny efektivně se vyrovnat s celogenomovými duplikacemi, které jsou hybnou silou jejich evoluce. Pro správné fungování takových genomů si rostliny vytvořily širokou škálu epigenetických nástrojů sloužící ke značení chromatinu jak na úrovni DNA, tak na úrovni histonů. Tyto dráhy jsou navíc navzájem úzce propojeny, což zvyšuje robustnost celého systému. Značení histonů je vysoce komplexní a zahrnuje řadu posttranslačních modifikací histonových konců či různé zastoupení histonových variant v nukleosomech. Oproti tomu DNA je značena téměř výhradně methylací cytosinů. Chromatinové značky jsou často jen přechodné nebo snadno revertovatelné, ale mohou být i velmi stabilní a transgeneračně děděné. De novo ustavování epigenetických značek proto musí být dobře opodstatněné a vysoce specifické. Sekvenčně specifické tlumení aktivity chromatinu zprostředkované metylací DNA je řízeno malými RNA (sRNA) v procesu nazývaném „RNA-directed DNA methylation“ (RdDM). RdDM propojuje modifikace chromatinu s RNA interferencí (RNAi), která reguluje genovou expresi prostřednictvím sRNA vytvořených z dsRNA prekurzorů. sRNA v komplexu s proteinem Argonaute (AGO) umožňují sekvenčně specifické umlčování genové exprese na posttranskripční úrovni (PTGS), ale mohou také indukovat transkripční umlčení (TGS), pokud spouštějí methylaci promotorové oblasti.

Hlavní otázky - témata současného výzkumu:

Proteiny účastnící se RdDM dráhy jsou v literatuře relativně dobře popsané, ale iniciační fáze tohoto procesu, přechod aktivního chromatinu na neaktivní a reverzibilita epigenetických změn zůstávají ne zcela pochopeny. Náš modelový systém založený na indukovatelné expresi konstruktů, které jsou zdrojem sRNA, ve vysoce homogenních buněčných kulturách tabáku BY-2 je jedinečný nástroj pro podrobné studium dynamiky těchto procesů. Naše hlavní otázky jsou:

• které faktory ovlivňují ustavování a stabilitu represivních chromatinových značek;
• jaká je souvislost mezi posttranskripčním a transkripčním umlčováním;
• jaká je dynamika těchto procesů;
• jaká je role a interakce transkripčního faktoru SPT6-L interagujícího s AGO

Pro více informací kontaktujte vedoucího skupiny Lukáše Fischera nebo se stavte přímo v naší laboratoři Viničná 5, 2. patro, dveře 210 (na konci chodby vlevo).