Metylace DNA řízená malými RNA u Arabidopsis thaliana

Abstract

Rozdílná transkripční aktivita různých oblastí genomu je zajišťována epigenetickými modifikacemi, mezi které patří metylace DNA, úprava N-koncových aminokyselin histonů a změny v zastoupení histonových variant. RNA interference je regulační proces, při kterém dochází prostřednictvím malých RNA odvozených z exogenních či endogenních sekvencí k posttrankripčnímu nebo transkripčnímu umlčení těchto sekvencí. 24-nukleotidové siRNA, tvořící část malých RNA, řídí de novo metylaci a spoluúčastní se udržování metylace DNA (RNA-directed DNA methylation; RdDM), která se podílí na transkripčním umlčení heterochromatinu a transponovatelných elementů, vyskytujících se u rostlin ve velkém množství. Pro krytosemenné je také charakteristická přítomnost RNA polymeráz IV a V účastnících se v této dráze, které byly poprvé objeveny v genomu Arabidopsis thaliana, jež se stala hlavní modelovou rostlinou i pro studium RdDM. Polymeráza IV přepisuje prekurzory siRNA; siRNA jsou následně asociované s AGO4 proteiny a navádějí metylační enzymy na cílové sekvence prostřednictvím komplementarity s transkripty polymerázy V.

The differential transcriptional activity of the genome is provided by epigenetic modifications, which include DNA methylation, alteration of histone N-terminal amino acids and changes in histone variants. RNA interference is a regulatory process, in which transcriptional or post-transcriptional silencing of exogenous or endogenous sequences is mediated by the action of small RNAs derived from these sequences. The 24-nucleotide siRNAs, forming a fraction of small RNAs, direct de novo DNA methylation and participate in the maintenance of DNA methylation (RNA-directed DNA methylation; RdDM), which facilitates transcriptional silencing of heterochromatin and transposable elements representing a large part of plant genomes. The presence of two RNA polymerases involved in this pathway is characteristic for flowering plants, which were discovered for the first time in the genome of Arabidopsis thaliana, which has also become the main plant model for the study of RdDM. Polymerase IV transcribes siRNA precursors; siRNAs are subsequently associated with AGO4 proteins and guide methylation enzymes to the target sequences via complementarity with polymerase V transcripts.