Привій і підвій виявилися здатні регулювати геноми один одного

Щеплений стебель не просто приживається на рослині - «хазяїні», але й активно обмінюється з ним епігенетичною інформацією. Масштаби цього процесу раніше сильно недооцінювалися. Про це біологи з Великобританії і США розповідають у статті, опублікованій журналом. Також про цю роботу повідомляє прес-реліз Університету біологічних досліджень Солка. Покращувати корисні властивості рослин за допомогою щеплення люди навчилися вже тисячі років тому. Наприклад, приживляючи втечу культурної рослини (привій) до стебля і кореневої системи його дикої форми (підвою), можна збирати цінні плоди першого і користуватися високою стійкістю до захворювань та інших негараздів навколишнього середовища другої рослини. Однак лише в наш час стало очевидним, що взаємодія привою і підводячи заходить виключно далеко - аж до рівня епігенетики. Ще кілька років тому команді кембриджських біологів на чолі з Девідом Боулкомбом (David Baulcombe) вдалося показати, що привій мутантної лінії резуховидки Таля (), поміщений на підвій дикої форми, обмінюється з ним малими РНК (sRNA). Ці невеликі - трохи більше 20 нуклеотидних підстав - молекули беруть участь у регуляції активності геному. Вони можуть придушувати транскрипцію продукту з матричною РНК, а також відіграють важливу роль у визначенні позицій метилювання ДНК - хімічної модифікації, яка блокує можливість пов'язування ферментів трансляції. Всі ці механізми особливо важливі для підтримки «генетичного імунітету» рослини: з їх допомогою воно може зупиняти активність мобільних генетичних елементів - транспозонів, що засмічують його геном. Втім, тим же епігенетичним шляхом, тобто за рахунок зміни активності генів, а не їх нуклеотидної послідовності, можуть контролюватися і багато інших аспектів життя організму. У 2010 р. Боулкомб зі співавторами продемонстрували, що sRNA дійсно здатні передаватися між привоєм і підвоєм, беручи участь в РНК-опосередкованому метилуванні ДНК. Однак масштаби цього явища залишалися невідомими, тому вчені продовжили роботу, і в своїй новій статті повідомляють, що такий епігенетичний обмін відбувається надзвичайно широко і може змінювати активність тисяч генів рослини. На підвій однієї з диких форм резуховидки автори прищепили два привої - іншу дику форму і мутантну, нездатну виробляти sRNA. В результаті виявилося, що sRNA благополучно переміщаються між ними всіма. "Така постановка дозволила нам спостерігати щось дійсно унікальне: вони дійсно обмінювалися епігенетичними еквівалентами алелей, епіаллелями ", - говорить один з авторів, співробітник Інституту біологічних досліджень Солка Метью Люсі (Mathew Lewsey). Наприклад, цього можна було очікувати, виходячи з попередніх результатів. Справжнім сюрпризом можна назвати масштаби такого обміну: вчені виявили, що метилуванню під дією sRNA піддавалися тисячі ділянок ДНК резуховидки. У більшості випадків це були ті самі транспозони. Однак для інших рослин роль цього механізму в епігенетичній регуляції ознак може бути набагато більш істотною. Резуховидка Таля відрізняється порівняно невеликим і нескладним геномом, що і зробило його популярним модельним об'єктом у генетиці та фізіології рослин. Геном справжніх сільськогосподарських видів може бути більше його в тисячі разів, і про масштаби обміну епігенетичною інформацією при щепленні у них залишається лише здогадуватися. Принаймні, до тих пір, поки аналогічні експерименти не будуть поставлені на них. Автори планують таку роботу вже в найближчому майбутньому, і вважають, що це дозволить точніше і акуратніше маніпулювати роботою геному корисних рослин, створюючи більш стійкі і врожайні сорти.