Afdækning af nøglespillere inden for gendæmpning:Indsigt i plantevækst og menneskelige sygdomme

Monash University-biologer har kastet lys over de indviklede molekylære mekanismer, der er ansvarlige for gendæmpning induceret af udvidede gentagelser i en international undersøgelse offentliggjort i dag i Nature Plants .

Dette fænomen er blevet forbundet med en række arvelige sygdomme, herunder Friedreichs ataksi hos mennesker, og forårsager vækstabnormiteter hos planter som Arabidopsis thaliana.

Forskningen havde til formål at forstå den mekanisme, hvorved forstørrede gentagelser forårsager epigenetisk silencing, en vigtig procedure til at kontrollere genekspression.

At opdage nye komponenter, der er nødvendige for denne lyddæmpningsproces, blev opnået af forskerne ved hjælp af en plantemodel, der præsenterer symptomerne på vækstdefekter ved højere temperaturer, men ikke ved lavere temperaturer.

SUMO-protease FUG1, histonlæser AL3 og kromodæneprotein LHP1 blev identificeret som de tre vigtigste aktører ifølge undersøgelsen.

"Disse proteiner samles for at skabe et væsentligt modul, der kræves til epigenetisk silencing induceret af gentagen ekspansion," sagde hovedforfatter af undersøgelsen Dr. Sridevi Sureshkumar, der leder Genetics ved Core Research Group ved Monash University School of Biological Sciences.

"Vores forskning afslører den afgørende rolle, som disse proteiner spiller i at orkestrere gendæmpning, der udløses af udvidede gentagelser," sagde Dr. Sureshkumar.

"Bevidstheden om disse systemer bidrager ikke kun til fremme af vores forståelse af plantebiologi, men giver også indsigt i sygdomme, der påvirker mennesker," sagde hun.

I løbet af forskningen blev moderne genetiske screeningsmetoder og gær-to-hybrid-tests brugt for at bestemme, at FUG1, en ukarakteriseret SUMO-protease, er en væsentlig deltager i epigenetisk silencing. Efter yderligere analyse blev det vist, at FUG1 interagerer med AL3, som er en histonlæser, der er kendt for at binde til bestemte histonmærker, der er relateret til effektiv genekspression.

Derudover fandt forskerne ud af, at AL3-proteinet interagerer med LHP1, som er et kromodæneprotein, der spiller en rolle i spredningen af ​​restriktive histonmærker. Reverseringen af ​​gendæmpning og undertrykkelsen af ​​gentagne ekspansionsassocierede symptomer blev begge forårsaget af tabet af funktion af en af ​​disse komponenter under eksperimentet.

"Disse resultater fremhæver vigtigheden af ​​post-translationelle modifikatorer og histonlæsere i epigenetisk regulering," sagde Dr. Sureshkumar.

"Vores undersøgelse baner vejen for yderligere forskning i disse proteiners rolle i forskellige biologiske processer og menneskelige sygdomme," sagde hun.

"Resultaterne præsenterer ikke kun potentielle konsekvenser for menneskers sundhed, men bidrager også til vores forståelse af plantebiologi, som allerede er avanceret."

Dr. Sureshkumar, der ledede denne internationale undersøgelse, der involverede institutioner i Storbritannien, Kina, Canada, Indien og Australien, sagde, at multinationalt samarbejde hjalp dem med at gøre fremskridt på tværs af forskellige aspekter af denne forskning.

Dr. Sureshkumar sagde, at denne forskning potentielt kunne være en vej til udvikling af nye terapeutiske teknikker, der retter sig mod epigenetisk dysregulering hos mennesker, der lider af arvelige sygdomme.

Flere oplysninger: Sridevi Sureshkumar et al., SUMO-protease FUG1, histonlæser AL3 og kromodæneprotein LHP1 er integreret i gentagelse af ekspansionsinduceret gendæmpning i Arabidopsis thaliana, naturplanter (2024). DOI:10.1038/s41477-024-01672-5

Journaloplysninger: Naturplanter

Leveret af Monash University