Vliv metylace DNA na stav chromatinu u rostlin

Abstract

Plant phenotype is shaped by genetic and epigenetic information, because epigenetic marks participate in regulation of gene expression. Many genes are silenced during plant's life, because they play a role for example only in a certain stage of plant development or in a stress response. Transposable elements and other repetetive sequences are also silenced, because they could threaten the genome stability. One of the epigenetic marks is DNA methylation, transfer of a methyl group from donor to C5 position of the cytosin in DNA. DNA methylation is mediated by methyltransferases and usually has repressive effect on the gene expression thanks to methylation recognition proteins. In addition to DNA methylation, the chromatin state has also an effect on gene expression and can occur in either a loosened state (euchromatin) or a condensated state (heterochromatin). Genes located in heterochromatin are not active (silenced), as heterochromatin is substantially compact and isn't accesible to proteins involved in gene expression. Condensation of chromatin is often directly connected with DNA methylation. Condensation of chromatin is also associated with repressive histone modifications and repressive histone variants, these histone modifications and histone variants are also often associated DNA...

Fenotyp rostliny je ovlivněn genetickou i epigenetickou informací, protože epigenetické značky jsou schopné regulovat expresi genů. Mnoho genů je během života rostliny umlčováno, protože se uplatňují například pouze v určité části vývoje rostliny či v reakci na stres. Transponovatelné elementy a jiné repetitivní sekvence jsou také umlčovány, jelikož by mohly ohrožovat stabilitu genomu. Jednou z epigenetických značek je metylace DNA, navázání metylové skupiny z donoru na C5 pozici cytosinu v DNA. Metylace DNA je zajišťována metyltransferázami a má zpravidla represivní vliv na expresi genů díky proteinům rozeznávajícím metylaci. Kromě metylace DNA má na expresi genů vliv i celkový stav chromatinu, který se může vyskytovat jak v rozvolněném stavu (euchromatin), tak v kondenzovaném stavu (heterochromatin). Geny nacházející se v heterochromatinu jsou neaktivní (umlčené), protože heterochromatin je značně kompaktní a není přístupný pro proteiny podílející se na expresi genů. Kondenzace chromatinu je často přímo spojena s metylací DNA. Zároveň je ale kondenzace chromatinu spojena i s represivními histonovými modifikacemi a represivními histonovými variantami, se kterými je často svázána i metylace DNA. Cílem této práce je shrnout a propojit známé vzájemné vztahy mezi metylací DNA, histonovými...