Kada organizmi prenose svoje gene budućim generacijama, oni uključuju više od koda koji je napisan u DNK. Neki takođe prenose hemijske markere koji upućuju ćelije kako da koriste taj kod. Prelazak ovih markera na buduće generacije je poznat kao epigenetsko nasleđe. Posebno je čest kod biljaka. Dakle, značajni nalazi ovde mogu imati implikacije na poljoprivredu, zalihe hrane i životnu sredinu.
Profesori Cold Spring Harbor Laboratori (CSHL) i HHMI istražitelji Rob Martienssen i Leemor Joshua-Tor istražuju kako biljke prolaze duž markera koji drže transpozone neaktivnim. Transpozoni su takođe poznati kao geni za skakanje. Kada su uključeni, mogu da se kreću i poremete druge gene. Da bi ih utišale i zaštitile genom, ćelije dodaju regulatorne oznake određenim DNK mestima. Ovaj proces se naziva metilacija. Istraživanje je objavljeno u časopisu Cell.
Martiensen i Džošua-Tor su sada pokazali kako protein DDM1 pravi mesto za enzim koji postavlja ove oznake na nove lance DNK. Biljnim ćelijama je potreban DDM1 jer je njihova DNK čvrsto upakovana. Da bi njihov genom bio kompaktan i uredan, ćelije omotavaju svoju DNK oko proteina za pakovanje zvanih histoni. „Ali to blokira pristup DNK za sve vrste važnih enzima“, objašnjava Martiensen. Pre nego što dođe do metilacije, „morate ukloniti ili skloniti histone sa puta“.
Martiensen i bivši kolega iz CSHL-a Erik Ričards prvi su otkrili DDM1 pre 30 godina. Od tada, istraživači su saznali da klizi DNK duž svojih proteina za pakovanje da bi otkrio mesta kojima je potrebna metilacija. Martiensen upoređuje pokret sa jo-jo koji klizi duž žice. Histoni „mogu da se kreću gore-dole po DNK, otkrivajući delove DNK odjednom, ali nikada ne otpadaju“, objašnjava on.
Putem genetskih i biohemijskih eksperimenata, Martienssen je tačno odredio histone koje DDM1 pomera. Joshua-Tor je koristio krioelektronsku mikroskopiju da uhvati detaljne slike enzima koji je u interakciji sa DNK i povezanim proteinima za pakovanje. Bili su u mogućnosti da vide kako se DDM1 hvata za određene histone da bi preoblikovao upakovanu DNK. „Neočekivana veza koja povezuje DDM1 zajedno se pokazala kao da odgovara prvoj mutaciji pronađenoj pre svih tih godina“, kaže Džošua-Tor.
Eksperimenti su takođe otkrili kako afinitet DDM1 za određene histone čuva epigenetske kontrole kroz generacije. Tim je pokazao da je histon koji se nalazi samo u polenu otporan na DDM1 i da deluje kao čuvar mesta tokom ćelijske deobe. „Pamti gde je histon bio tokom razvoja biljke i zadržava to pamćenje u sledećoj generaciji“, kaže Martiensen.
Biljke možda nisu same ovde. Ljudi takođe zavise od proteina sličnih DDM1 za održavanje metilacije DNK. Novo otkriće može pomoći da se objasni kako ti proteini održavaju naše genome funkcionalnim i netaknutim.
