Project information
Epigenetický stav chromatinu proteinové podjednotky telomerázy v modelových rostlinách Nicotiana

Epigenetické mechanismy jsou zapojeny do regulace důležitých buněčných procesů, jako jsou exprese genů, kontrola buněčného cyklu, diferenciace a adaptace na změny prostředí. Epigenetické regulace jsou zprostředkovány metylací DNA a modifikacemi histonů; tyto modifikace ovlivňují strukturu chromatinu a tím i vlastnosti DNA v daném lokusu. Rostliny, jakožto nepohyblivé organismy, vyvinuly sofistikovaný systém epigenetických regulací, aby mohly rychle a účinně reagovat na změny okolního prostředí. Tomu odpovídá i komplexní obraz epigenetických mechanismů, z nichž některé jsou dokonce pro rostliny unikátní.
Naše výzkumná skupina se zabývá studiem telomer a telomeráz v rostlinných modelech. Telomeráza je enzym, který je schopen prodlužovat telomery a kompenzovat tak jejich zkracování v důsledku nekompletní replikace opožďujícího se vlákna DNA. Aktivita telomerázy je během vývoje rostliny přísně regulována; aktivní telomeráza se vyskytuje v orgánech obsahujících aktivně se dělící buňky (semenáčcích, kořenových špičkách, pupenech) a v buněčných kulturách, zatímco v terminálně diferencovaných pletivech (listech, stoncích) je aktivita telomerázy velice nízká.
Náplní projektu bude analýza zapojení epigenetických mechanismů do regulace aktivity telomerázy v rostlině Nicotiana tabacum (tabák virginský). Předběžné analýzy ukázaly zajímavé rozdíly mezi různými modelovými rostlinami. Zatímco u rostliny Arabidopsis thaliana (huseníček rolní) je epigenetický stav chromatinu genu TERT kódujícího proteinovou podjednotku telomerázy stejný v pletivech s aktivní a neaktivní telomerázou a transkripce genu TERT a aktivita telomerázy se v epigeneticky modifikovaných rostlinách nemění, v hypometylovaných buňkách suspenzní kultury N. tabacum byla aktivita telomerázy významně zvýšená. Alotetraploidní rostlina N. tabacum je navíc jediným rostlinným zástupcem, u něhož bylo identifikováno více sekvenčních variant genu TERT. Na základě těchto dat a faktu, že genomy i epigenomy modelových rostlin A. thaliana a N. tabacum se významně liší, představuje analýza zapojení epigenetických mechanismů do regulace telomerázy během vývoje rostliny N. tabacum zajímavý vědecký problém. Lze předpokládat, že výsledky získané v průběhu řešení projektu přispějí k dotvoření obrazu o úloze epigenetických mechanismů ve vývojové regulaci telomerázy a regulaci stability telomer v různých modelových organismech.