Metylace DNA řízená malými RNA u rostlin

Abstract

Metylace DNA je úprava, kdy jsou přidávány metylové skupiny na cytosiny pomocí metyltransferáz. Dochází tak k utišování genů a remodelaci chromatinu. Metylace DNA řízená RNA (RdDM) je významnou drahou metylace DNA u rostlin, která dokáže velmi přesně cílit a metylovat transponovatelné elementy (TE) a promotory genů. Metylace DNA v daných místech musí být přesná a citlivá, protože zamezuje šíření TE a nadměrné expresi genů. Významnou schopností RdDM je navíc de novo metylace DNA, díky které je možné metylovat DNA na nových místech v genomu bez předchozího metylačního značení. Dráha je složena ze dvou větví a každá z nich hraje svou specifickou roli. První zajišťuje tvorbu malých interferenčních RNA (siRNA) pomocí DNA dependentní RNA polymerázy IV (Pol IV), která syntetizuje prekurzory siRNA, jež jsou následně štěpeny a upraveny. siRNA jsou využity druhou větví RdDM, kde figurují proteiny ARGONAUT (AGO), které s nimi vytváří komplex a na základě komplementarity s transkriptem Pol V dochází k cílení místa metylace DNA. Přestože je princip dráhy dobře popsaný, některé interakce mezi jejími proteiny jsou nedostatečně prozkoumány a stále dochází k novým objevům týkajících se RdDM. Účelem výzkumu RdDM je porozumění jejího vlivu na fyziologické procesy jako je ochrana před virovou infekcí, reakce na...

DNA methylation is a modification, where methyl groups are added to cytosines by methyltransferases. It causes silencing of genes and chromatin remodeling. RNA-directed DNA methylation (RdDM) is an important DNA methylation pathway, that is able to precisely target transposable elements (TE) and gene promoters. DNA methylation in the targeted loci has to be precise and sensitive, as it prevents the spreading of TE and excessive expression of genes. Important ability of RdDM is also de novo DNA methylation, that causes DNA methylation at new loci in genome without previous DNA methylation. The pathway is made of two branches and each of them has their specific role. First of them provides small interfering RNAs (siRNA). In this branch DNA dependent RNA polymerase IV (Pol IV) synthesizes siRNA precursors, that are then cleaved and modfied. These siRNA are then used in the second branch where ARGONAUTE proteins (AGO) and siRNA form complexes, which interact with Pol V transcripts based on complementarity. This causes DNA methylation targetting. The purpose of research on RdDM is to understand its influence on physiological processes like antiviral defence, abiotic stress reaciton or growth and developement of plants. Goal of this thesis is to describe the latest findings about RdDM pathway and its...