La información hereditaria se transmite de padres a hijos en el código genético, el ADN y epigenéticamente a través de modificaciones inducidas químicamente alrededor del ADN.
Una nueva investigación del Centro John Innes ha descubierto un mecanismo que ajusta estas modificaciones, alterando la forma en que la información más allá del código genético se transmite de generación en generación.
La metilación del ADN, un ejemplo de estas modificaciones epigenéticas, ocurre cuando se agrega un grupo metilo o una capa química al ADN, activando o desactivando un gen o genes.
A medida que las células de la línea germinal óvulos y espermatozoides se desarrollan, algunos de los marcadores de metilo se restablecen, lo que afecta la información que se transmite a la siguiente generación.
No está claro cómo funciona este proceso durante la reproducción de la planta.
La emocionante investigación, publicada en ciencia , revela el mecanismo molecular de la reprogramación de la metilación del ADN en la línea germinal masculina de las plantas.
Dentro de las partes reproductoras masculinas de la planta las anteras, las células que se dividirán para producir los espermatozoides meiocitos están rodeadas de células que las nutren. Estas células nodrizas se denominan células tapetales.
El equipo del Centro John Innes descubrió que las células tapetales producen una gran cantidad de pequeñas moléculas de ARN y observó que esto es causado por una proteína llamada CLSY3, que se encuentra específicamente dentro de las células tapetales en la antera. Se demostró que estos pequeños ARN se mueven desde las células tapetalesen los meiocitos. Aquí agregan nuevas marcas de metilo a los transposones elementos genéticos inestables con el mismo código de ADN.
"Este descubrimiento cambia la forma en que pensamos sobre la herencia epigenética a través de las generaciones en las plantas. Los pequeños ARN producidos por las células nodrizas de la línea germinal pueden determinar el metiloma del ADN en el esperma. El papel clave que juegan estos pequeños ARN en la determinación del metiloma del ADN heredado indica el metiloma convergenteevolución funcional entre la reproducción vegetal y animal ", dice el autor correspondiente, el Dr. Xiaoqi Feng, líder del grupo en el Centro John Innes.
Esta reprogramación evita que los transposones salten en las células germinales y esto protege la integridad del genoma entre generaciones.
En los meiocitos, estos ARN pequeños también se dirigen a genes con secuencias de ADN similares a las de los transposones de origen, lo que ayuda a controlar la expresión génica y facilita la meiosis, un tipo de división celular que conduce a la producción de esperma.
Los hallazgos tienen una amplia aplicación en los reinos vegetal y animal y brindan una nueva pista vital para la comunidad mundial de investigadores que estudian la epigenética. Trabajos anteriores han demostrado que los cultivos de cereales, como el maíz y el arroz, tienen ARN pequeños tapetales similares, sin embargo,No estaba claro por qué estos pequeños ARN son importantes para la fertilidad y el rendimiento. El conocimiento mecanicista generado por este estudio apunta a nuevas direcciones de investigaciones y puede ayudar a desarrollar biotecnología para atacar la metilación del ADN en cultivos comerciales.
El primer autor conjunto, el Dr. Jincheng Long, dijo: "Nuestro estudio podría abrir una nueva vía de biotecnología de cultivos. Por ejemplo, a través de la manipulación de metilación de ADN dirigida por ARN pequeño de las células que contribuyen directamente a la formación de semillas y al proceso de reproducción".
El estudio también es importante en términos biológicos fundamentales, explica el primer autor conjunto, el Dr. James Walker, "Nuestro trabajo demuestra que la herencia epigenética paterna está determinada por las células tapetales, que impulsan la reprogramación a una escala sin precedentes en las plantas.
"El mecanismo molecular que reveló nuestro trabajo lleva nuestra comprensión de la metilación de novo del ADN al siguiente nivel, mostrando cómo se establecen nuevas marcas de metilo en sitios específicos en células específicas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro John Innes . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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