Článek
Každá rostlina spoléhá na vyladěné genetické procesy, aby předala budoucím generacím přesné kopie chromozomů.
Tyto procesy někdy zahrnují miliardy pohyblivých částí. I sebemenší narušení může mít kaskádový efekt. Takže pro rostliny jako je Arabidopsis thaliana je dobré mít záložní plán.
„Chromozomy musí být přesně rozdělené pokaždé, když se dělí buňka,“ vysvětluje profesor laboratoře v Cold Spring Harboru a vyšetřovatel HHMI Rob Martienssen.
Aby se to stalo, každý chromozom má centromeru. V rostlinách centromery řídí dělení chromozomů pomocí molekuly zvané DDM1.
Objev DDM1
Martienssen spolu s týmem, ve kterém byl také Tetsuji Kakutani, objevili DDM1 v roce 1993. Kakutani a Martienssen se spolu znovu nedávno sešli, aby prozkoumali otázku připravovanou 30 let.
Co se stane s lidmi, kteří ztratí svou verzi DDM1? Centromery se v takovém případě nemůžou dělit rovnoměrně. To způsobuje závažný genetický stav nazývaný syndrom ICF. Ale pokud je tato molekula tak důležitá, proč to neovlivní rostlinu Arabidopsis, když ztratí DDM1?
Asi o 10 let později jsme zjistili, že u kvasinek je funkce centromery řízena malými RNA. Tento proces se nazývá RNAi. Rostliny mají ve skutečnosti jak DDM1, tak RNAi. Tak jsme si řekli: ‚Pojďme izolovat tyto dva centromery v rostlině Arabidopsis, abychom viděli, co se stane. Udělali jsme to a rostliny vypadaly opravdu hrozně.
Když se tým podíval blíže, zjistil, že za defekty je zodpovědný jediný transposon uvnitř chromozomu 5. Transpozony se pohybují po genomu a zapínají a vypínají geny. U Arabidopsis spouštějí DDM1 nebo RNAi, aby pomohly dělit centromerám. Ale když chybí DDM1 i RNAi, proces je narušen.
„Našli jsme jen velmi málo kopií tohoto transpozonu kdekoli jinde v genomu,“ říká Martienssen. „Ale centromera chromozomu 5 byla zamořena těmito věcmi.“ Mysleli jsme si: ‚Wow, dobře, tohle by opravdu mohlo být ono. Pak jsme začali pracovat na tom, jak obnovit zdravou funkci.“
Oprava molekul
Martienssen a hlavní autor studie, Atsushi Shimada, vyvinuli molekuly zvané krátké vlásenkové RNA, které se zaměřují na transpozony.
„Tyto malé RNA kompenzují ztrátu DDM1.“ Rozpoznali každou kopii transpozonu v centromeře a překvapivě obnovili funkci centromery. Takže rostliny byly opět plodné. Vytvářejí semena a vypadají mnohem lépe,“ vysvětlil Martienssen.
Samozřejmě nejde jen o rostliny. U lidí bylo nerovnoměrné dělení centromery spojeno se stavy, jako je ICF a časná progrese rakoviny. Martienssen doufá, že práce jeho týmu může jednoho dne ukázat na lepší léčbu těchto a dalších nemocí.
Zdroj: EutekAlert, Nature
