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As plantas contam com a família de genes CLASSY para diversificar seus epigenomas
O trabalho, publicado na Nature Communications em 11 de janeiro de 2022, identifica o CLSY genes como principais fatores subjacentes à diversidade epigenética em tecidos vegetais.
Por Instituto Salk - 11/01/2022


A planta Arabidopsis thaliana. Crédito: Instituto Salk

O que determina como o genoma de uma célula é regulado para garantir crescimento e desenvolvimento adequados? Acontece que as partes do genoma que são ativadas ou desativadas em cada tipo de célula ou tecido desempenham um papel importante nesse processo. Agora, uma equipe da Salk mostrou que a família de genes CLASSY regula quais partes do genoma são desativadas de maneira específica para o tecido. Os CLASSYs controlam essencialmente onde o genoma é marcado pela metilação do DNA - a adição de grupos químicos metil ao DNA que agem como etiquetas dizendo "desligar". Como a metilação do DNA existe em diversos organismos, incluindo plantas e animais, esta pesquisa tem amplas implicações tanto para a agricultura quanto para a medicina. O trabalho, publicado na Nature Communications em 11 de janeiro de 2022, identifica o CLSY genes como principais fatores subjacentes à diversidade epigenética em tecidos vegetais.

“Houve muitas observações de que uma célula ou tipo de tecido tem um padrão de metilação de DNA diferente de outro, mas como as vias de metilação são moduladas para terminar com resultados diferentes em diferentes tecidos permanece pouco compreendida”, diz a autora sênior Julie Law, associada professor no Laboratório de Biologia Molecular e Celular da Salk. "Descobrimos que quais CLSYs são expressos em um determinado tecido é o mecanismo que controla como a maquinaria central de metilação do DNA é direcionada para diferentes locais genômicos em diferentes tecidos".

O estudo da metilação do DNA se enquadra no campo da epigenética – modificações moleculares que alteram o funcionamento do DNA sem alterar a própria sequência de DNA. É um processo necessário e perigoso. Por exemplo, ajuda a estabelecer a identidade celular em um embrião em desenvolvimento, mas pode causar câncer mais tarde na vida. Nas plantas, defeitos na metilação do DNA podem causar defeitos de desenvolvimento e afetar negativamente o rendimento das culturas .

A metilação do DNA é regulada por muitos fatores, incluindo certos tipos de pequenos RNAs. Trabalhando com a planta modelo Arabidopsis thaliana , a equipe de Salk descobriu que a família de genes CLASSY ( CLSY 1–4) atua em diferentes locais dependendo do tecido, revelando como diversos padrões de metilação são gerados durante o desenvolvimento da planta.

O trabalho atual expande um estudo anterior de Law e sua equipe em que descobriram que em Arabidopsis , os genes CLSY determinam quais locais no genoma são metilados, por meio de pequenos RNAs. O estudo atual aborda a questão maior de se esse processo pode resultar em diferentes padrões de metilação em diferentes tecidos de Arabidopsis : folha, botão floral, óvulo e roseta.

Os pesquisadores descobriram que os genes CLSY foram expressos de forma diferente dependendo do tipo de tecido da planta. Por exemplo, todos os quatro genes CLSY foram expressos em botões de flores, enquanto CLSY3 foi fortemente expresso em óvulos e CLSY1 foi expresso em tecidos de folhas e rosetas.

Os pesquisadores então compararam plantas com genes CLSY mutantes contra plantas do tipo selvagem. Eles descobriram que, dependendo do tecido, diferentes combinações de membros da família CLSY , ou mesmo proteínas CLSY individuais, controlavam pequenos padrões de metilação de RNA e DNA em milhares de locais em todo o genoma. Esses achados demonstram o papel dos genes CLSY na formação da paisagem epigenética dos tecidos.

As descobertas da equipe podem abrir as portas para avanços em muitas áreas, desde aumentar o rendimento das culturas em plantas até informar a medicina de precisão em humanos. "Antes de saber como uma diversidade de padrões de metilação do DNA foi gerada durante o desenvolvimento, não tínhamos a capacidade de manipular esse sistema. Descobrir que o CLSY controla a metilação de uma maneira específica do tecido representa um grande avanço, pois fornece aos cientistas uma maneira alterar os padrões de metilação do DNA com precisão muito maior", diz Law.

Outros autores incluem Ceyda Coruh, Guanghui Xu, Laura M. Martins, Clara Bourbousse e Alice Lambolez de Salk; e Ming Zhou da Universidade de Zhejiang na China.

 

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