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May 26, 2023

Mecanismo de remodelação da cromatina descoberto em Arabidopsis

Arabidopsis thaliana [Laboratório Martienssen/Laboratório Cold Spring Harbor] As descobertas em torno da herança epigenética que ocorre nas plantas podem ter implicações para a agricultura, o abastecimento de alimentos,

Arabidopsis thaliana [Laboratório Martienssen/Laboratório Cold Spring Harbor]

As descobertas em torno da herança epigenética que ocorre nas plantas podem ter implicações para a agricultura, o abastecimento de alimentos e o meio ambiente. Agora, uma nova pesquisa descobriu um mecanismo chave na remodelação da cromatina em Arabidopsis. Os resultados mostram que a DIMINUIÇÃO na METILAÇÃO 1 do DNA (DDM1) promove a substituição da variante histona H3.3 por H3.1 na heterocromatina e que a deposição de H3.3 evita a metilação do DNA da heterocromatina em mutantes ddm1.

Esta pesquisa foi publicada na Cell no artigo, “Remodelação da cromatina de variantes de histonas H3 por DDM1 está subjacente à herança epigenética da metilação do DNA”.

Rob Martienssen, PhD, e Leemor Joshua-Tor, PhD, ambos professores do Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) e investigadores do HHMI, têm pesquisado como as plantas transmitem os marcadores que mantêm os transposons inativos. Uma forma de silenciar os transposons e proteger o genoma é através da metilação.

Martienssen e Joshua-Tor mostram agora como a remodelação da proteína DDM1 promove a deposição de H3.1 H2A.W e a metilação do DNA. As células vegetais precisam de DDM1 porque seu DNA está compactado. “Mas isso bloqueia o acesso ao DNA para todos os tipos de enzimas importantes”, explicou Martienssen. Antes que a metilação possa ocorrer, “é necessário remover ou deslizar as histonas para fora do caminho”.

Martienssen, junto com o ex-colega do CSHL Eric Richards, PhD, que agora é professor no Boyce Thompson Institute, descobriu o DDM1 pela primeira vez há 30 anos. Martienssen compara o movimento da proteína a um ioiô deslizando ao longo de uma corda. As histonas “podem mover-se para cima e para baixo no ADN, expondo partes do ADN de cada vez, mas nunca caindo”, explicou ele.

Os experimentos também revelaram como a afinidade do DDM1 por certas histonas preserva os controles epigenéticos ao longo das gerações. A equipe mostrou que uma histona encontrada apenas no pólen é resistente ao DDM1 e atua como substituto durante a divisão celular. “Ele lembra onde estava a histona durante o desenvolvimento da planta e mantém essa memória na próxima geração”, disse Martienssen.

As plantas podem não estar sozinhas aqui. Os humanos também dependem de proteínas semelhantes ao DDM1 para manter a metilação do DNA. A nova descoberta pode ajudar a explicar como essas proteínas mantêm os nossos genomas funcionais e intactos.