Πώς ξεχνούν τα φυτά:Η νέα εργασία αποκαλύπτει πώς τα επιγενετικά σημάδια επαναφέρονται ειδικά στο σπέρμα
Στα φυτά, όπως όλοι οι σεξουαλικά αναπαραγωγής οργανισμών, η ανάπτυξη ενός εμβρύου απαιτεί τη σύντηξη δύο γαμέτων. Αυτοί οι δύο γαμέτες, το κύτταρο αυγών από τη μητέρα και το σπέρμα από τον πατέρα, το καθένα φέρνει ένα αντίγραφο του γονιδιώματος, το οποίο μαζί σχηματίζουν το γενετικό μακιγιάζ των απογόνων. Ωστόσο, ενώ το κύτταρο αυγών είναι ουσιαστικά όπως κάθε άλλο σωματικό κύτταρο στο φυτό, το κύτταρο σπέρματος είναι εξαιρετικά εξειδικευμένο. Έχει χάσει το μεγαλύτερο μέρος των κυτταρικών μηχανημάτων και το DNA του έχει υποστεί εκτεταμένες τροποποιήσεις.
Μία από τις σημαντικότερες τροποποιήσεις που συμβαίνουν στο πατρικό γονιδίωμα είναι ο επαναπρογραμματισμός του επιγενώματος. Το επιγενώμα είναι ένα χημικό στρώμα που κάθεται πάνω από την αλληλουχία DNA, η οποία ελέγχει τον τρόπο ανάγνωσης των πληροφοριών στο DNA. Ενώ αυτά τα σημάδια μεταδίδονται πιστά μέσω της μίτωσης καθώς τα κύτταρα διαιρούνται, πρέπει να διαγραφούν εν μέρει στους γαμέτες για να επιτρέψουν τη δημιουργία ενός νέου και μοναδικού οργανισμού.
Στα κύτταρα σπέρματος, αυτό το γεγονός επαναπρογραμματισμού είναι ιδιαίτερα εκτεταμένο και συγκεκριμένο. Ενώ τα περισσότερα σημάδια διαγράφονται, διατηρούνται ορισμένα σημάδια σε συγκεκριμένες περιοχές του γονιδιώματος. Αυτό διασφαλίζει ότι διατηρούνται οι πληροφορίες που απαιτούνται για τη βλάστηση των σπόρων και τα φυτά των δενδρυλλίων, επιτρέποντας παράλληλα όλα τα άλλα σημάδια που καθορίζουν την ανακατασκευή των χαρακτηριστικών των φυτών.
Πώς επιτυγχάνεται αυτό το αξιοσημείωτο κατόρθωμα έχει αποτελέσει αντικείμενο έντονης έρευνας τα τελευταία χρόνια. Μια νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Plants, ρίχνει νέο φως σε αυτόν τον μηχανισμό αποκαλύπτοντας πώς μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Demeter στοχεύει ειδικά και αφαιρεί τα σημάδια που πρέπει να διαγραφούν.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό γενετικών, μοριακών και βιοχημικών προσεγγίσεων για να δείξουν ότι η Δήμητρα προσλαμβάνεται ειδικά στις περιοχές του γονιδιώματος που πρέπει να επαναπρογραμματιστούν σε κύτταρα σπέρματος. Μόλις εκεί, ενεργεί σαν μοριακή γόμα, αφαιρώντας τα σημάδια που τέθηκαν σε εφαρμογή κατά τη διάρκεια της ζωής του φυτού. Αυτό εξασφαλίζει ότι τα κύτταρα σπέρματος φέρουν τις σωστές επιγενετικές πληροφορίες για την επόμενη γενιά.
Αυτό το έργο παρέχει μια κρίσιμη εικόνα για το πώς τα φυτά εξασφαλίζουν ότι οι απόγονοι τους έχουν το σωστό επιγενετικό ξεκίνημα στη ζωή. Ανοίγει επίσης νέους δρόμους για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο το επιγενώμα ρυθμίζεται σε άλλους οργανισμούς και πώς συμβάλλει στην ποικιλομορφία και την προσαρμογή των φυτών.
Βασικά ευρήματα
* Η Demeter είναι βασικός ρυθμιστής του επιγενετικού επαναπρογραμματισμού στα κύτταρα σπέρματος
* Η Δήμητρα στοχεύει ειδικά και αφαιρεί τα επιγενετικά σημάδια που πρέπει να διαγραφούν
* Αυτό εξασφαλίζει ότι τα κύτταρα σπέρματος φέρουν τις σωστές επιγενετικές πληροφορίες για την επόμενη γενιά
