Shkencëtarët zbulojnë histori të re të origjinës për gjenin kryesor rregullator

Kompleksi represiv Polycomb 2 (PRC2), i identifikuar fillimisht në Drosophila disa dekada më parë, u zbulua se ishte një kontrollues kryesor i gjeneve të zhvillimit. Hulumtimet e mëvonshme zbuluan se PRC2 ndryshon strukturën e kromatinës për të shtypur shprehjen e gjeneve specifike.

Ky kuptim fillestar i funksionit stërgjyshor të PRC2 – duke funksionuar kryesisht për të kontrolluar gjenet gjatë zhvillimit – u sfidua kur u zbulua se ishte aktiv në organizmat njëqelizorë, në të cilët nuk ndodh asnjë zhvillim.

Një aluzion i parë për rolin origjinal të PRC2 erdhi nga studimet në algat e kuqe, të cilat zbuluan se PRC2 la gjurmën e tij të metilimit në transposone – gjene kërcyese që lëvizin rreth gjenomit. Frederic Berger dhe grupi i tij kërkimor në Institutin Gregor Mendel të Biologjisë Molekulare të Bimëve (GMI) vendosën të ndjekin këtë sugjerim dhe, në një bashkëpunim ndërkombëtar me studiues në Freie Universität Berlin, Universiteti i Kembrixhit, Universiteti Nantes, Instituti Kombëtar i Gjenetikës (Japoni ) dhe Universiteti Monash, hetuan se si PRC2 vepron në një sërë eukariotësh.

Për të kuptuar rolin e PRC2 në paraardhësit e eukariotëve, studiuesit studiuan gjenomet e tre linjave gjerësisht të largëta të eukariotëve: bimët, SAR dhe opistokontët, prejardhja së cilës i përkasin njerëzit dhe kërpudhat.

Të gjithë këta eukariote përmbajnë transpozone, elementë gjenetikë të lëvizshëm që mund të shkëputen nga ADN- ja dhe të futen në vende të reja – një kërcënim i mundshëm për stabilitetin e gjenomit, prandaj transpozonët duhet të mbyllen në heshtje. Në diatomet mutante, briofitet dhe algat e kuqe heqja e aktivitetit PRC2 shkaktoi humbjen e heshtjes së elementeve të transpozueshme.

“Këto gjetje tregojnë se PRC2 shtyp elementët e transpozueshëm në këto linja të largëta, gjë që e përcakton këtë si një funksion që u ngrit në paraardhësin e të tre linjave. Origjina e PRC2 kishte të ngjarë të mbronte kryesisht gjenomin nga pushtimi nga transpozonët. Ky funksion stërgjyshorë është një ndryshim i thellë në paradigmë,” thotë Frederic Berger, udhëheqës i grupit në GMI dhe autori përkatës i studimit.

Sidoqoftë, gjatë rrjedhës së evolucionit, funksioni i PRC2 u zhvendos gradualisht nga shtypja e transpozonëve në shtypjen e gjeneve koduese të proteinave, roli i tij i përshkruar fillimisht. Në bimët tokësore, studiuesit zbulojnë se “TE-të fosile” janë ende objektiva për PRC2, e cila më pas i mbyll gjenet në lagje.

“Në bimët e lulëzuara, si Arabidopsis, që evoluan kohët e fundit, mbetjet e TE-ve janë ende të pranishme dhe rekrutojnë PRC2 për të heshtur gjenet e afërta”, shpjegon Tetsuya Hisanaga, një studiuese postdoktorale në grupin Berger dhe autori i parë i studimit. “Ne supozojmë se në Arabidopsis, disa TE janë zbutur, duke u bërë elementë të përfshirë në modulimin e gjeneve të kodimit të proteinave.”