Команда из Института биологических исследований Солка (США) показала, что семейство генов CLASSY регулирует, какие части генома у растения резуховидка Таля должны «выключиться», чтобы клетки правильно развивались. CLASSY, по сути, контролируют метилирование ДНК — изменение молекулы ДНК, при котором ее нуклеотидная последовательность остается такой же, сообщает пресс-служба института. Выводы ученых представлены в журнале Nature Communications.

Изучение метилирования ДНК относится к области эпигенетики — молекулярных модификаций, которые изменяют функционирование ДНК без изменения самой последовательности ДНК. Это и необходимый процесс, и опасный. Например, он помогает установить клеточную идентичность в развивающемся эмбрионе, но может вызвать рак в более позднем возрасте. У растений нарушения метилирования ДНК могут вызывать дефекты развития и негативно влиять на урожайность.

Метилирование ДНК регулируется многими факторами, в том числе некоторыми типами малых РНК. Работая с растением резуховидки Таля, команда обнаружила, что семейство генов CLASSY (CLSY 1–4) определяет, какие участки в геноме должны быть метилированы с помощью малых РНК.

Исследователи обнаружили, что гены CLSY экспрессируются по-разному в зависимости от типа ткани растения. Например, все четыре гена CLSY были экспрессированы в цветочных почках, в то время как CLSY3 был сильно экспрессирован в семязачатках, а CLSY1 – в тканях листьев и розеток.

Затем исследователи сравнили растения с мутантными генами CLSY с «нормальными», дикими растениями. Они обнаружили, что в зависимости от ткани различные комбинации членов семейства CLSY или даже отдельные белки CLSY контролируют процесс метилирования малых РНК и ДНК в тысячах участков генома. Эти данные открывают роль генов CLSY в формировании эпигенетического ландшафта тканей.

Поскольку метилирование ДНК происходит в различных организмах, включая растения и животных, это исследование имеет большое значение как для сельского хозяйства, так и для медицины. Открытие дает возможность ученым зменять паттерны метилирования ДНК с гораздо большей точностью и тем самым влиять, например, на урожайность растений. 

[Фото: Salk Institute]