Благодарим коллег с Кафедры генетики Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, Ежову Т.А. и Куприянову Е.В. за то, что они первыми поделились с участниками Съезда результатами своей работы. С удовольствием публикуем их НОВОСТЬ «ИЗ ПЕРВЫХ РУК».
В отличие от клеток животных, клетки растений могут изменять свою судьбу/идентичность и возвращаться к плюрипотентному состоянию. Это позволяет растениям регенерировать утраченные части побега и корня, формировать новые меристемы и адаптироваться к новым условиям. Способность растений изменять программу развития, получившая название факультативного эпигенетического контроля развития, свидетельствует о существовании у растений особых механизмов контроля динамики эпигенома. Эти механизмы должны осуществлять мониторинг состояния клеток и в зависимости от него либо способствовать сохранению клеточной идентичности (при низком уровне стрессовых изменений в клетках), либо инициировать процесс репрограммирования эпигенома клеток для увеличения жизнеспособности. Информация о молекулярных процессах, лежащих в основе функционирования этих механизмов, крайне ограничена, хотя уже выявлены все основные гены кодирующие белки, осуществляющие модификацию гистонов и ДНК и ремоделирование хроматина.
В исследованиях уникального мутанта арабидопсис (Arabidopsis thaliana) из коллекции кафедры генетики МГУ нами впервые показано, что способность к изменению клеточной идентичности зависит от уровня активности негативных регуляторов стрессового ответа — генов PARG1 (кодирует гидролазу поли(АДФ-рибозы) и EXA1 (кодирует белок, вовлеченный в нонсенс-зависимую деградацию РНК). Исследования основывались на данных генетического анализа, анализа транскриптомов и результатов секвенирования специально созданных 5 геномных пулов (пулы дикого и мутантного фенотипов из популяций F2 от возвратных скрещиваний и ауткроссов, родительские растения).
Установлено, что одновременное нарушение функции двух генов приводят к проявлению аутоиммунитета и смерти клеток, расположенных по краю листовой пластинки. На поздних стадиях развития листа клетки вблизи очагов поражения возвращаются к плюрипотентному состоянию, возобновляют деления, начинают регенерацию вторичного края листовой пластинки и формируют почки (Kupriyanova et al., 2023). Таким образом, нами выявлен новый сенсорный механизм регуляции клеточной идентичности, основанный на работе ядерных генов, контролирующих уровни потенциально токсичных молекул поли(АДФ-рибозы) и рецепторов иммунитета.
Kupriyanova, E., Manakhov, A., & Ezhova, T. (2023). PARG1 and EXA1 genes as possible components of the facultative epigenetic control of plant development. Physiologia plantarum, 175(4), e13959. https://doi.org/10.1111/ppl.13959
Исследование поддержано грантом РФФИ 19-04-00149