Un nouveau mécanisme de régulation épigénétique sous-tend une meilleure réponse au stress chez les plantes, qui peut être exploitée pour la sécurité alimentaire mondiale

Dans tout organisme eucaryote, l’ADN d’une cellule n’existe pas sous la forme d’un brin lâche, mais sous la forme d’un complexe hautement condensé composé d’ADN et d’autres protéines appelées histones. Dans l’ensemble, cette structure condensée est appelée chromatine, et cet emballage est important pour maintenir l’intégrité de la structure et de la séquence de l’ADN. Cependant, comme la chromatine limite la topologie de l’ADN, la modification de la chromatine (via la modification des histones) est une forme importante de régulation des gènes et est appelée régulation épigénétique. Aujourd’hui, un groupe de scientifiques, dirigé par le professeur Sachihiro Matsunaga de l’Université des sciences de Tokyo, a découvert un nouveau mécanisme de régulation épigénétique, au centre duquel se trouve une enzyme histone déméthylase appelée lysine-specific demethylase 1-like 1 (LDL1). Le professeur Matsunaga déclare : “Le nouveau mécanisme de régulation épigénétique que nous avons découvert est lié à la réparation des dommages à l’ADN chez les plantes, et nous pensons qu’il a de nombreuses applications dans le monde réel.” Cette étude est publiée dans American Society of Plant Biologists.

Le génome d’un organisme est constamment soumis à divers stress qui provoquent des instabilités ou des erreurs dans celui-ci, entraînant des dommages ou des “casses” dans les séquences. Ces cassures sont réparées de manière autonome par un processus appelé recombinaison homologue (RH), et donc, la RH est essentielle pour maintenir la stabilité d’un génome. Comme pour tous les autres processus de régulation génétique, la structure de la chromatine doit être modifiée pour que la HR se déroule sans heurts. Le professeur Matsunaga et son équipe avaient précédemment découvert une protéine conservée appelée RAD54 ; ils ont découvert que RAD54 est impliqué dans le remodelage de la chromatine chez la plante modèle Arabidopsis et contribue ainsi à la stabilité génomique et à la réponse aux dommages à l’ADN. Cependant, à la fois le recrutement de RAD54 sur le site de HR et la bonne dissociation de RAD54 du site sont importants pour qu’il exerce ses effets. Interrogé sur leur motivation pour cette étude, le professeur Matsunaga déclare franchement “Notre étude précédente a identifié que RAD54 aide les RH mais les mécanismes de recrutement et de dissociation étaient mal compris. Notre nouvelle étude tente de faire la lumière sur ces mécanismes.”

À l’aide de techniques telles que la co-immunoprécipitation et la spectrométrie de masse, les scientifiques ont d’abord identifié et présélectionné des protéines qui interagissent avec RAD54 et régulent sa dynamique avec la chromatine lors de la réparation des dommages à l’ADN par HR chez Arabidopsis. Ils ont ensuite identifié, pour la première fois, que l’histone déméthylase LDL1 interagit avec RAD54 au niveau des sites de dommages à l’ADN. Ils ont découvert que RAD54 interagit spécifiquement avec le 4ème acide aminé lysine méthylé sur l’une des quatre histones centrales de la chromatine, H3 (H3K4me2). Les scientifiques ont alors découvert que LDL1 supprime cette interaction en déméthylant H3K4me2. Ils ont conclu que LDL1 élimine l’excès de RAD54 des sites de dommages à l’ADN via la déméthylation de H3K4me2 et favorise ainsi la réparation des RH chez Arabidopsis. Ainsi, LDL1 assure une bonne dissociation de RAD54 du site de réparation HR dans l’ADN.

Saluant ce résultat passionnant, le professeur Matsunaga a déclaré : “Cette découverte est un ajout important à la science des plantes ainsi qu’à la biologie moléculaire de base. Il s’agit d’une extension de nos recherches précédentes qui ont montré que le RAD54 s’accumulait dans les sites endommagés d’Arabidopsis et qu’un excès de RAD54 supprime les dommages. réparer, ce qui pourrait être dangereux pour la plante. Notre nouvelle étude montre que LDL1 aide et améliore la réparation des dommages à l’ADN en supprimant RAD54 du site endommagé.

Alors, pourquoi les résultats de cette étude sont-ils si importants ? Matsunaga l’explique aussi. “Contrairement aux animaux, les plantes sont stationnaires et, par conséquent, plus vulnérables aux stress environnementaux tels que les températures élevées, la sécheresse, les agents pathogènes, les parasites et les mauvaises conditions du sol”, explique Matsunaga, “et ces stress suppriment le développement et la croissance des plantes en provoquant l’ADN Par conséquent, une réponse efficace aux dommages à l’ADN est cruciale pour assurer une croissance et une survie optimales des plantes. Notre étude révèle un mécanisme de régulation épigénétique possible qui peut améliorer la réponse aux dommages à l’ADN chez les plantes.

Enfin, le professeur Matsunaga aborde l’application la plus importante des recherches de ce groupe. “Les plantes peuvent être traitées avec LDL1 pour contrôler artificiellement la modification épigénétique afin qu’elles deviennent plus tolérantes aux stress tels que les infections, les stress environnementaux et les stress mécaniques”, explique Matsunaga. “Nous pensons que cela sera utile pour créer des variétés résistantes de plantes cultivées avec une croissance et une longévité améliorées et de meilleures caractéristiques, contribuant ainsi à la sécurité alimentaire mondiale.”

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université des sciences de Tokyo. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.