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May 26, 2023

애기장대에서 밝혀진 크로마틴 리모델링 메커니즘

Arabidopsis thaliana [Martienssen lab/Cold Spring Harbor Laboratory] 식물에서 발생하는 후성 유전을 둘러싼 발견은 농업, 식량 공급,

Arabidopsis thaliana [Martienssen 연구실/Cold Spring Harbor Laboratory]

식물에서 발생하는 후성 유전을 둘러싼 발견은 농업, 식량 공급 및 환경에 영향을 미칠 수 있습니다. 이제 새로운 연구에서는 애기장대의 염색질 리모델링의 주요 메커니즘을 밝혀냈습니다. 연구 결과에 따르면 DDM1(DNA 메틸화 1)의 감소는 이질염색질에서 히스톤 변종 H3.3의 H3.1로의 대체를 촉진하고 H3.3 침착은 ddm1 돌연변이에서 이질염색질의 DNA 메틸화를 방지한다는 것을 보여줍니다.

이 연구는 Cell 지에 "DDM1에 의한 히스톤 H3 변이체의 염색질 리모델링은 DNA 메틸화의 후생적 유전의 기초가 됩니다."라는 논문으로 게재되었습니다.

CSHL(Cold Spring Harbor Laboratory) 교수이자 HHMI 연구원인 Rob Martienssen 박사와 Leemor Joshua-Tor 박사는 식물이 트랜스포존을 비활성 상태로 유지하는 표지를 따라 어떻게 전달하는지 연구해 왔습니다. 트랜스포손을 침묵시키고 게놈을 보호하는 한 가지 방법은 메틸화를 통해서입니다.

Martienssen과 Joshua-Tor는 이제 단백질 DDM1 리모델링이 어떻게 H3.1 H2A.W의 침착과 DNA 메틸화를 촉진하는지 보여줍니다. 식물 세포에는 DNA가 단단히 포장되어 있기 때문에 DDM1이 필요합니다. "그러나 이는 모든 종류의 중요한 효소의 DNA에 대한 접근을 차단합니다"라고 Martienssen은 설명했습니다. 메틸화가 일어나기 전에 “히스톤을 제거하거나 밀어내야 합니다.”

Martienssen은 전 CSHL 동료이자 현재 Boyce Thompson Institute의 교수인 Eric Richards 박사와 함께 30년 전에 처음으로 DDM1을 발견했습니다. Martienssen은 단백질의 움직임을 끈을 따라 미끄러지는 요요에 비유했습니다. 히스톤은 "DNA 위아래로 움직일 수 있으며 한 번에 DNA의 일부를 노출시킬 수 있지만 결코 떨어지지 않습니다"라고 그는 설명했습니다.

이 실험은 또한 특정 히스톤에 대한 DDM1의 친화력이 여러 세대에 걸쳐 후생적 제어를 어떻게 유지하는지 밝혀냈습니다. 연구팀은 꽃가루에서만 발견되는 히스톤이 DDM1에 저항성이 있고 세포 분열 중에 자리 표시자 역할을 한다는 것을 보여주었습니다. Martienssen은 “식물이 발달하는 동안 히스톤이 어디에 있었는지 기억하고 그 기억을 다음 세대까지 유지한다”고 말했습니다.

식물은 여기에 혼자가 아닐 수도 있습니다. 인간은 또한 DNA 메틸화를 유지하기 위해 DDM1 유사 단백질에 의존합니다. 새로운 발견은 이러한 단백질이 어떻게 우리 게놈을 기능적이고 온전하게 유지하는지 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.