Project information
Funkční význam epigenetické modifikace H3K27me3 na rostlinných telomerových histonech

Telomery jsou nukleoproteinové struktury tvořící konce lineárních eukaryotických chromosomů. Jejich funkcí je ochrana chromosomů před ztrátou genetické informace v důsledku zkracování chromosomů během replikace, a dále odlišení přirozených konců chromosomů od dvouvláknových zlomů DNA. Proces replikativního zkracování telomer je u některých typů buněk kompenzován enzymem telomerasou. Tato RNA-dependentní DNA-polymerasa je schopna telomery prodlužovat, avšak její aktivita je během vývoje organismu přísně kontrolována. V rostlinách se aktivní telomerasa nachází v orgánech a pletivech s vysokým obsahem aktivně se dělících buněk (např. vrcholové meristémy, květní a listové pupeny, dále v klíčních rostlinách a tkáňových kulturách), zatímco v terminálně diferencovaných pletivech (listy) je téměř neaktivní. V důsledku přítomnosti aktivní telomerasy v meristematických pletivech a její reverzibilní regulaci podle rychlosti dělení buněk nedochází během vývoje rostlin ke zkracování telomer a jejich délka zůstává i v diferencovaných pletivech stabilní.
Epigenetické mechanismy jsou zapojeny do regulace důležitých buněčných procesů, jako jsou exprese genů, opravy DNA nebo adaptace na změny okolního prostředí. Především adaptace na okolní změny je pro rostliny, nepohyblivé organismy, velmi důležitá. Epigenetické regulace jsou primárně zprostředkovány methylací DNA a modifikacemi histonů, které ovlivňují strukturu chromatinu. Telomery jako chromatinová struktura těmto regulacím podléhají, tyto mohou vyvolat změnu v délce nebo struktuře telomer a následnou poruchu jejich ochranné funkce.
V rámci projektu bude u rostlin Arabidopsis thaliana studován význam epigenetické modifikace H3K27me3 pro strukturu a funkci telomer. Značka H3K27me3, obvykle spojovaná s chromatinem umlčených genů, byla nedávno nalezena na rostlinných telomerových histonech. Telomery jsou považovány za heterochromatinové struktury, ale analýza chromatinu u rostlin A. thaliana a Nicotiana tabacum odhalila jejich duální charakter. Přestože jsou telomerové histony těchto rostlin asociovány převážně s heterochromatinovými modifikacemi (H3K9me2, H4K20me1), nalézá se zde i značka typická pro euchromatin (H3K4me3), a překvapivě i značka typická pro chromatin umlčených genů H3K27me3.