Ezt Joseph Ecker nyolctagú csapata jelentette be a The Salk Institute for Biological Studies-tól La Jolle-ban (Kalifornia, USA). A cikk első szerzője kollégája, Robert Schmitz volt.

gyorsabb

Ezek az első bizonyítékok arra, hogy az ún egy organizmus epigenetikus kódja, vagyis a biokémiai utasítások további rétege a DNS-ben gyorsabban fejlődhet, mint maga a genetikai kód, miközben jelentősen befolyásolja a biológiai tulajdonságokat.

"Kutatásunk azt mutatja, hogy nem minden a génekről szól. Megállapítottuk, hogy ezeknek a növényeknek epigenetikus kódja rugalmasabb és nagyobb hatású, mint azt elképzeltük. Az öröklésnek egyértelműen van egy olyan összetevője, amelyet nem teljesen értünk. Lehetséges, hogy nekünk, embereknek is van egy hasonlóan aktív epigenetikai mechanizmusuk, amely meghatározza biológiai adottságainkat, és továbbadódik gyermekeinknek ”- mondta Joseph Ecker.

Kollégáival elemezte az Arabidopsis Thaliana mustárnövény DNS-ét, amely a növények kutatásában a patkány szerepét tölti be az állatkutatásban. Ezért lett az első DNS-dekódolt növény 2000-ben.

Új módszerek a DNS gyors feltérképezésére a sejt magjában, az alapvető genetikai anyagban vagy a genomban feltárták, hogy a DNS négy "betűjének" hármas kombinációjával kódolt gének nem mindig határozzák meg egy szervezet fejlődését és eredményét, valamint fiziológiai funkciói és viselkedési környezete.
A növénykutatás jelentősen hozzájárult egy ilyen következtetéshez. Az epigenetikai kódra olyan jellemzők hívták fel a figyelmet, mint a virág alakja és a gyümölcs színe, ami egyszerűen nem magyarázható a klasszikus mendeli genetika szabályaival.

Hasonló az állatokkal. Egerekben például az elhízásra való hajlam generációk között terjed, ami nem magyarázható a kövér és a szegény állatok genetikai kódjának különbségeivel.
Még az ember azonos ikrével kapcsolatos kutatások is bizonyítékokkal szolgáltak itt. Különböző biológiai jellemzőkkel rendelkeznek annak ellenére, hogy ugyanazokat a DNS-szekvenciákat örökölték szüleiktől.
Minden nyom végül kémiai markerekhez vezetett, amelyek genetikai kontrollként működnek maga a DNS szekvenciája felett.

A közös genetikai mutációk spontán keletkeznek, és a következő generáció örökli őket. Hasonlóképpen epigenetikus mutációk, ún epimutáció, és ezt követően elterjedt az érintett populációban. A pontosabb körülmények, például előfordulásuk gyakorisága, elterjedésük sebessége és a biológiai tulajdonságok fejlődésére és működésére gyakorolt ​​hatásuk mértéke továbbra sem tisztázott.
Joseph Ecker csapata most 30 arab generációval kísérletezett. A generációk közötti átfogó változás viszonylag csekélynek bizonyult. Azonban egyértelműen dokumentálták az epimutációk spontán előfordulását, sokkal nagyobb gyakorisággal, mint a DNS-mutációknál. Ezenkívül azokban a szakaszokban, amikor ezek az epimutációk nagyon erősen befolyásolták bizonyos gének aktivitását.
Konkrétan feltérképezték az ún metiláció, a metilcsoportok kapcsolódása a génaktivitást megváltoztató genetikai anyaghoz.

A kísérleti arab nők mind egy ős klónjai voltak, így DNS-szekvenciájuk nem változott generációról generációra. A megfigyelt tulajdonságokban megfigyelt generációk közötti változások nagy valószínűséggel epigenetikusak voltak.

"Nem tudnál ilyen kutatásokat végezni az embereken, mert a DNS-eink mindkét generációban keverednek mindkét szülő hozzájárulásának egyesítésével. Az emberektől eltérően azonban bizonyos növényeket könnyen klónoznak, így az epigenetikus jel nem tűnik el a genetikai zajban ”- magyarázta Joseph Ecker.

A kísérlet azt mutatta, hogy minden generációban a növényi DNS-en belül akár több ezer metilációs hely spontán megváltozott, anélkül, hogy a környezet bármilyen nyomást gyakorolt ​​volna rá. Az arab DNS becsült hatmillió ilyen helyének csak kis része, de körülbelül százezerszer több, mint a spontán DNS-szekvencia-változások száma.

A növények és valószínűleg más organizmusok epigenetikus kódja ennek megfelelően sokkal ingatagabb, mint genetikai kódjuk. A tudósokat még jobban meglepte, hogy számos megváltozott metilációval rendelkező növényi gén mennyiben változtatta meg aktivitását, "be" és "kikapcsolva". Vagyis egyébként a fehérje termelés révén szabályozták a sejtfunkciókat.
Joseph Ecker ebben látja az egyik első bizonyítékot arra, hogy az epigenetikai kód gyorsan átírható és valóban jelentős hatásai vannak.

"Akkor egyszerűen rájöttünk. Ha ilyen vagy olyan formában hasonlítunk ezekre a növényekre, epigenómánk viszonylag gyors spontán változásokon is áteshet, amelyek masszívan befolyásolhatják biológiai jellemzőinket "- mondta.

Csapatával azt tervezi, hogy feltárja a pontos biokémiai mechanizmusokat, amelyek révén ez megtörténik. Vizsgálja meg tovább a növényi epigenetikai változások függését a környezeti tényezőktől, például a hőmérséklettől. És azt is, hogy a növények epigenetikai változásai nagyobb rugalmasságot biztosítanak-e a növények számára a környezeti változásokra való reagálásban.

"Úgy gondoljuk, hogy ezek az epigenetikai események elhallgattathatják a géneket, amikor nincs rájuk szükségük, majd visszakapcsolhatják őket, ha a külső körülmények megkövetelik" - zárta gondolatait Joseph Ecker.
Kollégáival a Science (Science Express) folyóirat előzetes online számában publikálta ezeket a legfontosabb megállapításokat, nem csak a növénygenetika vonatkozásában.