Planteceller overlever, men holder op med at dele sig ved DNA-skade

Cellecyklussen er det system, hvorigennem en celle vokser og deler sig. Det er også, hvordan en celle sender sit DNA til sit afkom, og det er grunden til, at cellecyklussen ophører, hvis DNA'et er beskadiget, da den ellers risikerer at overføre denne skade til datterceller. Forskere ved Nara Institute of Science and Technology (NAIST) har rapporteret om en ny molekylær mekanisme, der forklarer, hvordan dette ophør sker. Studiet, som kan læses ind Naturkommunikation , viser, at transkriptionsfaktorfamilien MYB3R forhindrer progression til delingsstadiet (M-fasen) af cellecyklussen i Arabidopsis , en lille blomstrende plante, der er medlem af sennepsfamilien.

"Hæmning af celledeling som reaktion på DNA-skade gør celler i stand til at bevare genomets integritet. Hæmningen reguleres af forskellige molekyler i dyr og planter, " forklarer NAIST professor Masaaki Umeda, der studerer stamcellernes rolle i plantevækst.

MYB3R kan opdeles i grupper af transkriptionsaktivatorer (Act-MYB) og transkriptionsrepressorer (Rep-MYB). Planter vokser gennem deres rodspids og skudspids, men ikke ved DNA-skader. I undersøgelsen, Prof. Umeda og hans kolleger fandt, at afbrydelse af væksten var ledsaget af en akkumulering af Rep-MYB-proteiner i disse regioner, og at denne akkumulering mangler, planterne ville vise tegn på voksende blade og blomster.

For at forstå, hvordan denne ophobning opstår som reaktion på DNA-skade, forskerne overvejede CDK's rolle, eller cyclin-afhængige kinaser. CDK'er er afgørende for reguleringen af ​​cellecyklussen. DNA-skade undertrykker CDK-aktivitet, som forhindrer progression til M-fase. Prof. Umeda fandt ud af, at inhibering af CDK'er, selv med fravær af DNA-skade, ville forårsage Rep-MYB3R-akkumuleringen set med DNA-skade og stoppe cellecyklussen før M-faseovergangen. "Vi fandt ud af, at CDK-aktivitet er nødvendig for Rep-MYB-nedbrydning under normale forhold. Nedbrydningen er undertrykt på grund af DNA-skade, " han sagde.

Undersøgelsen fandt endvidere, at de akkumulerede Rep-MYB-proteiner er målrettet mod gener, der er ansvarlige for overgangen til cellen til M-fase. "Rep-MYB har en række G2/M-specifikke målgener. Vi fandt ud af, at de stopper plantevækst ved kun at målrette mod et specifikt sæt af disse gener, " bemærker prof. Umeda.

Hvorfor kun et specifikt sæt og ikke alle dets målgener er uklart, selvom Prof. Umeda foreslår, at dette fund kunne være bevis på, at en cofaktor, der interagerer med Rep-MYB, kan bestemme selektiviteten. Prof. Umeda siger, at undersøgelsen giver et nyt paradigme for, hvordan plantecelledeling ophører ved DNA-skade, forhindrer således beskadigede celler i at akkumulere under stressende forhold. "Uden DNA-skader, CDK forhindrer Rep-MYB i at aktivere, som tillader cellecyklussen at udvikle sig til celledeling. DNA-skade hæmmer CDK-aktivitet, frigør Rep-MYB og standser celledelingen, " han siger.