Jak rostliny zvládají poškození DNA: důležitou roli hraje komplex Condensin II
Proteinový komplex Condensin II je důležitý pro kondenzaci chromosomů v průběhu buněčného dělení. Vědci z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR v Olomouci ve spolupráci s dalšími českými vědci zjistili, že tento komplex také pomáhá rostlinám zvládat poškození DNA. Výsledky jejich výzkumu byly publikovány v prestižním časopise Plant Physiology.
Stabilita DNA je pro život organismů zásadní. Při buněčném dělení se dědičná informace musí správně rozdělit do nově vznikajících buněk. Aby to bylo možné, musí se chromozomy dočasně zahustit do přehledné podoby. Tento proces zajišťují speciální proteinové komplexy, které organizují genetický materiál v buněčném jádře. Jedním z nich je komplex Condensin.
Vědci se v nové studii zaměřili na jeho variantu nazývanou Condensin II. Pomocí genetického screeningu identifikovali rostliny, které byly mimořádně citlivé na látku zebularin. Ta způsobuje specifický typ poškození DNA, při němž se na molekulu DNA pevně navážou proteiny a narušují její normální fungování. Ukázalo se, že citlivé rostliny nesly mutace v genech kódujících podjednotky komplexu Condensin II – konkrétně SMC2A, CAP-D3 a CAP-H2.
Další experimenty ukázaly, že pokud Condensin II nefunguje správně, dochází během buněčného dělení k problémům. Chromozomy se nedokážou dostatečně zahustit a při jejich oddělování vznikají jemná vlákna DNA, která spojují vznikající dceřiné buňky. Tyto struktury, označované jako anafázové mosty, zpomalují průběh buněčného dělení, mohou vést k narušení stability genomu a ztrátě DNA. Problémy jsou výraznější v situaci, kdy je DNA vystavena látkám způsobujícím její poškození.
Výsledky zároveň naznačují, že role komplexu Condensin II se liší od klasických mechanismů opravy DNA. Zdá se, že tento komplex spíše pomáhá rostlinám předcházet poškození DNA tím, že udržuje správnou prostorovou organizaci chromozomů během buněčného dělení. „Naše výsledky ukazují, že správná organizace chromozomů je pro stabilitu genomu stejně důležitá jako samotné opravné mechanismy DNA,“ říká Aleš Pečinka z Centra strukturní a funkční genomiky rostlin. „Pokud je tato organizace narušena, buňky mají větší problém zvládat poškození DNA a během dělení buněk dochází k chybám.“
Nové poznatky tak přinášejí důležitý pohled na to, jak rostliny udržují stabilitu své genetické informace. Lepší porozumění těmto procesům může v budoucnu pomoci například při studiu odolnosti rostlin vůči stresu nebo při výzkumu mechanismů, které zajišťují stabilitu genomu během vývoje a rozmnožování rostlin.
Odkaz na článek https://doi.org/10.1093/plphys/kiag022
Obrázek: Chromosomy (šedě) ve fázi dělení, kdy dochází k rozdělení DNA na dvě stejné části, která vytvoří jádra dceřiných buněk. Poškození DNA zebularinem vede k mírné dekondenzaci chromosomů. Chromosomy kondenzinového mutanta vykazují nedostatečnou kompakci, která přerůstá v kombinaci s poškozením DNA v anafázové mosty. Zeleně je nabarvena část DNA zvaná rDNA pomocí techniky fluorescenční in situ hybridizace.
