Uma das descobertas mais fascinantes da biologia é que as células têm mecanismos para regulamentar dinamicamente a expressão genética. Essa capacidade de promover ou restringir a transcrição de genes específicos sem alterar as próprias sequências de DNA é essencial para todas as formas de vida, desde organismos de célula única até as plantas mais complexas e espécies animais.
Enquanto nossa compreensão desses chamados epigenético Mecanismos está longe de ser completa, foi feito um progresso notável neste campo com o entendimento do papel do complexo repressivo 2 (PRC2) Polycomb. O PRC2 é uma proteína que, em muitas plantas, se liga a sequências específicas de DNA chamadas elementos de resposta de Polycomb (PRES) e aplica uma marca química às histonas próximas (o suporte estrutural do DNA no núcleo). Conhecida como “trimetilação de H3K27 (H3K27me3)”, essa modificação química impede que os genes próximos sejam convertidos em RNA e, por sua vez, em proteínas, silenciando -os efetivamente. Apesar desse conhecimento, no entanto, os cientistas ainda não entenderam como os genes silenciados pelo PRC2 podem ser ligados.
Em um estudo recente publicado em eLifeuma equipe de pesquisa do Nara Institute of Science and Technology (NAIST) no Japão procurou encontrar respostas para esse quebra -cabeça. Liderado por Nobutoshi Yamaguchi, a equipe conduziu extensos experimentos em geneticamente modificados Arabidopsis Thaliana plantas, revelando partes -chave da complexa orquestra epigenética que acontece dentro desses e de muitos outros organismos.
Os pesquisadores se concentraram principalmente na proteína 7 contendo domínio 7 (SDG7), que é conhecido por regular a metilação de proteínas no citosol celular (líquido intracelular). Experimentos preliminares revelaram que o SDG7 também está presente no núcleo celular, o que levou a equipe a investigar mais.
Após uma extensa série de análises e medidas em mutantes A. Thaliana Culturas, os pesquisadores descobriram um novo papel para o SDG7. Acontece que essa proteína também se liga ao Pres, competindo com o PRC2. Além disso, o SDG7 pode realmente deslocar o PRC2, impedindo que ele deixe a marca H3K27me3. Além disso, o SDG7 adiciona uma marca de histona ativa por meio da metilação de H3K36. Após a metilação do H3K36, o par SDG8 do par de proteínas e o fator 1 associado à polimerase (PAF1) espalham essa marca ativa pelo corpo do gene, resultando em ativação eficiente de genes.
De certa forma, os locais de histona H3K27 e H3K36 podem ser interpretados como um “interruptor” que pode ligar dinamicamente e desligar a expressão de genes específicos. “Essa mudança molecular antagônica simples e elegante entre a metilação H3K27 e H3K36 é ideal para a reprogramação epigenética durante o desenvolvimento da planta”, destaca Yamaguchi. “Como a alternância entre a metilação de H3K27 e H3K36 foi vista em muitas plantas com flores, o mecanismo competitivo entre ODS e PRC2 no pres pode ser conservado em muitas espécies de plantas durante o controle do desenvolvimento”.
Este estudo lança luz sobre os intrincados mecanismos epigenéticos em que inúmeras espécies de plantas e animais podem confiar, potencialmente abrindo caminho para futuros avanços nos campos agrícola, hortícola e agrícola. “Acreditamos que nossas descobertas serão de amplo interesse geral para os biólogos e epigenicistas vegetais, dado o papel generalizado da regulação epigenética na expressão gênica durante o desenvolvimento e as respostas ambientais”, conclui Yamaguchi.