Sådan glemmer planter:Nyt arbejde afslører, hvordan epigenetiske mærker specifikt nulstilles i sædceller

I planter, ligesom alle seksuelt reproducerende organismer, kræver udviklingen af ​​et embryo fusion af to kønsceller. Disse to kønsceller, ægcellen fra moderen og sæden fra faderen, bærer hver en kopi af genomet, som tilsammen danner afkommets genetiske sammensætning. Men mens ægcellen i det væsentlige er som enhver anden somatisk celle i planten, er sædcellen højt specialiseret. Det har mistet det meste af sit cellulære maskineri, og dets DNA har gennemgået omfattende modifikationer.

En af de vigtigste ændringer, der sker i det faderlige genom, er omprogrammeringen af ​​epigenomet. Epigenomet er et kemisk lag, der sidder oven på DNA-sekvensen, som styrer, hvordan informationen på DNA'et aflæses. Mens disse mærker trofast overføres gennem mitose, når celler deler sig, skal de delvist slettes i kønscellerne for at muliggøre skabelsen af ​​en ny og unik organisme.

I sædceller er denne omprogrammeringsbegivenhed særlig omfattende og specifik. Mens de fleste mærker slettes, bevares nogle mærker i specifikke områder af genomet. Dette sikrer, at de oplysninger, der er nødvendige for frøspiring og frøplanteetablering, bevares, samtidig med at alle de andre mærker, der specificerer planteegenskaber, kan omskiftes.

Hvordan denne bemærkelsesværdige bedrift opnås, har været genstand for intens forskning i de senere år. En ny undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Nature Plants, kaster nyt lys over denne mekanisme ved at afsløre, hvordan et protein kaldet DEMETER specifikt målretter og fjerner de mærker, der skal slettes.

Forskerne brugte en kombination af genetiske, molekylære og biokemiske tilgange til at vise, at DEMETER er specifikt rekrutteret til de områder af genomet, der skal omprogrammeres i sædceller. Når den først er der, fungerer den som et molekylært viskelæder, der fjerner de mærker, der blev sat på i løbet af plantens levetid. Dette sikrer, at sædcellerne bærer den korrekte epigenetiske information til næste generation.

Dette arbejde giver et afgørende indblik i, hvordan planter sikrer, at deres afkom får den rigtige epigenetiske start på livet. Det åbner også nye veje til at undersøge, hvordan epigenomet reguleres i andre organismer, og hvordan det bidrager til planters mangfoldighed og tilpasning.

Nøgleresultater

* DEMETER er en nøgleregulator af epigenetisk omprogrammering i sædceller

* DEMETER retter sig specifikt mod og fjerner de epigenetiske mærker, der skal slettes

* Dette sikrer, at sædcellerne bærer den korrekte epigenetiske information til næste generation