Γενετική αλληλεπίδραση μεταξύ ακετυλίωσης των ιστονών και των αναγνωστών μεθυλιωμένης ιστόνης στο Arabidopsis thaliana
Creators: name: Σειρά, Ελευθερία Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: subject: Επιγενετικοί μηχανισμοί
subject: Φυσιολογία Φυτών
subject: Γενετική
subject: Epigenetic mechanisms
subject: Plant physiology
subject: Genetics
subject: FOS: Biological sciences

description: Οι επιγενετικοί μηχανισμοί, όπως οι μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των ιστονών, διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση των προτύπων γονιδιακής έκφρασης. Οι ιστονικές τροποποιήσεις αφορούν ομοιοπολικές τροποποιήσεις στις «ουρές» των ιστονών που προεξέχουν από το νουκλεοσωμικό πυρήνα. Πραγματοποιούνται και ερμηνεύονται από ένα μεγάλο αριθμό ειδικών πρωτεϊνικών προσαρμοστών, ωστόσο λίγα είναι γνωστά για τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις. Στο Arabidopsis thaliana, οι πρωτεΐνες EMSY-like (EML) λειτουργούν ως αναγνώστες ιστονικών τροποποιήσεων, αναγνωρίζοντας κατάλοιπα μεθυλιωμένης λυσίνης (Η3K36me3). Τα γονίδια EML1 και EML2 ρυθμίζουν το χρόνο άνθισης, ενώ το EML1 έχει επίσης συσχετιστεί με την άμυνα έναντια σε παθογόνα και τη φυσιολογική ανάπτυξη των σπερμάτων. H GENERAL CONTROL NON DEREPRESSIBLE 5 (GCN5) είναι μια ακετυλοτρανφεράση των ιστονών με ειδικότητα για την ακετυλίωση στην Η3Κ14. Αποτελεί το καταλυτικό μέλος της υπομονάδας ακετυλοτρανσφεράσης του συμπλόκου SAGA, όπου αλληλεπιδρά με το μεταγραφικό προσαρμοστή ADA2b, για την ακετυλίωση ενός μεγάλου αριθμού γονιδίων. Μεταλλάξεις στα GCN5 και ADA2b προκαλούν πλειοτροπικούς φαινοτύπους, επηρεάζοντας πολλαπλές αναπτυξιακές διεργασίες στο Arabidopsis thaliana. Για να αποσαφηνιστεί η σχέση μεταξύ των EML1 και EML2, και των GCN5 και ADA2b, τα μεταλλάγματα eml1-4, eml2-1, και eml1-4eml2-1 διασταυρώθηκαν με τα μεταλλάγματα ada2b-1, gcn5-1 και gcn5-6. Στα διπλά και τριπλά μεταλλάγματα που δημιουργήθηκαν εξετάστηκαν διάφορες πτυχές της ανάπτυξης με μορφολογικές, φυσιολογικές και μοριακές προσεγγίσεις. Τα διπλά μεταλλάγματα eml1-4ada2b-1 και eml2-1ada2b-1 εμφανίζουν νέους φαινοτύπους, σε σχέση με τα απλά μεταλλάγματα, συμπεριλαμβανομένου του μειωμένου μήκους υποκοτυλίου και της ανώμαλης μορφολογίας των κοτυληδόνων. Επιπλέον, τα φυτά παρουσιάζουν έντονη επιβάρυνση κάποιων φαινοτύπων του ada2b-1, όπως παρατεταμένη νεανική φάση, σημαντική καθυστέρηση στο χρόνο άνθισης, καθώς και εξαιρετικά καθυστερημένη και παρατεταμένη γήρανση. Αντίθετα, το τριπλό μετάλλαγμα eml1-4eml2-1ada2b-1 εμφανίζει έντονο νανισμό. Τα διπλά μεταλλάγματα eml1-1gcn5-1 και eml2-1gcn5-1 ήταν φαινοτυπικά παρόμοια με το μετάλλαγμα gcn5-1, με λίγες διαφορές, όπως ο μη φυσιολογικός αριθμός ανθικών οργάνων και η ανώμαλη ανάπτυξη βαλβίδων του γυναικείου, φαινότυποι οι οποίοι ενισχύονται στο τριπλό μετάλλαγμα eml1-4eml2-1gcn5-1. Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν τη γενετική αλληλεπίδραση των EML1 και EML2 με τα γονίδια ADA2b και GCN5, η οποία είναι απαραίτητη για πολλαπλές αναπτυξιακές διεργασίες και τη φυσιολογική ανάπτυξη των φυτών.
description: Epigenetic mechanisms, such as histone post-translational modifications, play a critical role in regulating genomic function by fine-tuning gene expression patterns. Histone modifications are covalent modifications of certain amino acid residues on histone proteins that are deposited or removed in a reversible process by histone writer and eraser proteins, respectively. They are interpreted by a large number of specific effector proteins, yet little is known about the interactions among them. EMSY-like 1 (EML1) and EMSY-like 2 (EML2) are members of a small family of transcriptional effectors in Arabidopsis thaliana that contain an Agenet/Tudor domain, which has been characterized as a dual H3K4me3/H3K36me3 histone reader. EML1 and EML2 affect flowering time in Arabidopsis thaliana, while EML1 has also been associated with plant pathogen defence and normal seed development. GENERAL CONTROL NON DEREPRESSIBLE 5 (GCN5) is a histone acetyltranferase, responsible for the acetylation of lysine residues on histone N-tails. GCN5 interacts with the transcriptional co-activator ADA2b, and mutations in GCN5 and ADA2b result in pleiotropic effects on every developmental aspect of the plant life cycle in Arabidopsis thaliana. To better understand the genetic interaction between histone acetylation writers and histone methylation readers, eml1-4, eml2-1, eml1-4eml2-1 mutants were crossed with ada2b-1, gcn5-1 and gcn5-6 mutants, and several aspects of the plant development were examined using morphological, physiological, and molecular approaches. The double mutants eml1-4ada2b-1 and eml2-1ada2b-1 display novel phenotypes, including reduced hypocotyl length and abnormal cotyledon morphology, enhancement of the ada2b-1 late flowering phenotype, increase in secondary rosette inflorescences and cauline leaves, and an extreme delay in senescence. In contrast, eml1-4eml2-1ada2b-1 triple mutant plants exhibit a severe dwarf phenotype. The eml1gcn5-1 and eml2gcn5-1 mutants were phenotypically similar with the gcn5-1 mutant, exhibiting few differences, such as abnormal floral organ number and valve development, whereas these phenotypes were enhanced in the triple eml1eml2gcn5-1 mutants. These results indicate that both EML1 and EML2 interact with GCN5 and ADA2b genes, and these genetic interactions and possible synergies are essential for multiple developmental processes and normal plant development.