Исследование на растениях раскрывает роль кластеризации белков в эпигенетическом молчании генов

Автор: Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.08.002

Эпигенетическое молчание генов управляет ключевыми биологическими процессами — от времени цветения растений до предотвращения неконтролируемого роста клеток, который вызывает рак у людей.

Этот фундаментальный клеточный процесс включает «выключение» генов, например, в ответ на химические или воздействия окружающей среды, инициируя изменения характеристик клеток без изменения основной генетической последовательности.

Если мы сможем понять детальные молекулярные механизмы, лежащие в основе эпигенетического молчания, мы сможем выводить сельскохозяйственные культуры, которые растут более эффективно, и разрабатывать терапии для предотвращения заболеваний.

Исследовательская группа профессора Кэролайн Дин FRS в Центре Джона Иннеса достигла значительных успехов в этой влиятельной области биологических наук.

Предыдущие исследования группы подчеркнули важность белкового комплекса PRC2 (Polycomb Repressive Complex 2) в «заглушении» гена-репрессора цветения FLC. У растений, таких как Arabidopsis thaliana, эпигенетическое молчание FLC в течение зимних холодов действует как тормоз на цветение, что позволяет растению перейти к цветению весной — процесс, известный как яровизация.

В новом исследовании, опубликованном в Molecular Cell, ученые использовали модельное растение Arabidopsis thaliana для изучения функциональной роли полимеризации — процесса, при котором белки образуют динамичные цепочечные кластеры. Они сосредоточились на двух белках — VIN3 и VRN5, которые взаимодействуют с комплексом PRC2, и показали, что свойства полимеризации этих белков критически важны для помощи в «выключении» гена FLC.

Эта важная деталь дополняет наше понимание того, как происходит эпигенетическое молчание, и вписывается в формирующуюся картину кластеризации белков как критической темы регуляции генов у растений и животных.

«Мы показываем, что сила в числах: когда белки собираются вместе в кластеры, это помогает им удерживаться на упакованной ДНК — в данном случае, на области, содержащей ген, который нужно „выключить“», — объясняет первый автор исследования доктор Анна Шультен.

«Показывая, как эти белки работают вместе, чтобы заглушить ключевой ген цветения, исследование раскрывает новый уровень контроля в том, как растения реагируют на сезонные изменения, и предлагает механистическое понимание регуляции генов».

Хотя это исследование относится к растениям и может быть использовано для генетической тонкой настройки времени цветения сельскохозяйственных культур, оно также имеет более широкие последствия, поскольку репрессорная активность PRC2 также обнаружена у животных и людей.

У людей аномалии в PRC2 могут приводить к различным заболеваниям, включая рак, нейродегенеративные расстройства и дефекты развития.

Исследование, проведенное в сотрудничестве с Йоркским университетом и MRC LMB в Кембридже, подтверждает, что растения предлагают мощную модель для понимания принципов эпигенетических процессов, которые могут быть применены ко всей жизни.

Больше информации: Anna Schulten et al, VEL-dependent polymerization maintains the chromatin association of Polycomb proteins for the switch to epigenetic silencing, Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.08.002

Источник: John Innes Centre