Rostliny se vyrovnávají s nedostatkem histonových chaperonů adaptací chemických vlastností histonů

Výzkumníci z CEITEC Masarykovy univerzity v Brně učinili významný pokrok v pochopení toho, jak se rostliny přizpůsobují genotoxickému stresu a následným mutacím, konkrétně prostřednictvím změn ve skládání DNA. Zjistili, že když rostlinám Arabidopsis chybí určité pomocné proteiny, tzv. histonové chaperony, rostliny se přizpůsobí a upraví skladbu proteinů, které jsou nezbytné pro správné uspořádání DNA v jádře. Tento objev může mít význam pro biotechnologie a inovace v zemědělství.

Jádro rostlinné buňky je řídicím centrem, v němž je DNA uložena a uspořádána do struktury známé jako chromatin. K tomu dochází ovinutím DNA kolem bílkovin zvaných histony, podobně jako se navíjí provázek na cívky. Pomocné bílkoviny, zvané histonové chaperony, zajišťují správné ovinutí DNA tím, že pomáhají histony správně skládat a přenášet.

"Zjistili jsme, že když tyto chaperony chybí, vede to k chybám v ukládání histonů. Rostliny se této situaci přizpůsobí tím, že zapojí alternativní varianty histonových proteinů a změní jejich chemické vlastnosti, takže napodobí původní vzor vyskytující se před mutací," říká Michal Franek z výzkumného týmu CEITEC Masarykovy univerzity. Defekty v sestavování chromatinu jsou obvykle fatální, ale rostliny jsou v tomto ohledu výjimečné, protože si vyvinuly schopnost adaptace. Vědci se snaží pochopit, co adaptaci spouští, jelikož tyto změny pomáhají udržovat stabilní genetickou informaci rostliny a zajišťují její správný růst a vývoj.

"Již dříve bylo známo, že chyby v ukládání histonů vedou ke změně vlastností chromatinu a ovlivňují zdraví rostlin. My k těmto znalostem přispíváme pochopením, jak takový změněný chromatin do sebe začleňuje specifické (epigenetické) značky, které jsou nezbytné pro regulaci fyziologických procesů," dodává Frankova kolegyně Martina Nešpor Dadejová k výzkumu, který byl nedávno publikován v časopise Molecular & Cellular Proteomics.

CEITEC: Rostliny se vyrovnávají s nedostatkem histonových chaperonů adaptací chemických vlastností histonů.

Vědci použili citlivou proteomickou metodu hmotnostní spektrometrii a fluorescenční mikroskopii, aby do tohoto jevu pronikli. Proteomika jim umožnila komplexně analyzovat histonové proteiny, zatímco fluorescenční mikroskopie poskytla detailní vizualizaci histonů na úrovni jednotlivých buněk. Kvalitní infrastruktura sdílených laboratoří v CEITEC hrála v jejich výzkumu klíčovou roli.

Vzhledem k přisedlému způsobu života rostlin je adaptace na nepříznivé podmínky nezbytná a představuje klíčový evoluční nástroj. Pokud má výzkum přispět k vývoji odolnějších plodin, je důležité pochopit, jak se rostliny vyrovnávají s mutacemi a genotoxickým stresem a do jaké míry jsou schopny odolávat environmentálním výzvám.