הוכח שחלבון תא שהאמינו בעבר רק מהווה פיגום ל-DNA הוכח כמשפיע ישירות על שעתוק ה-DNA ל-RNA – השלב הראשון בתהליך שבו הקוד הגנטי של האורגניזם מתבטא. פריצת הדרך הבסיסית התגלתה בתאי תפוח אך היא רלוונטית לכל האורגניזמים החיים העשויים תאים המכילים גרעין, כולל בני אדם.
הממצא, שפורסם ב-20 בדצמבר ב תא צמחנכתב במשותף על ידי חוקרי קורנל ועמיתים מאוניברסיטת קליפורניה, דייויס והאוניברסיטה החקלאית של שאנדונג בשאנדונג, סין.
כל תא באורגניזם מכיל את הקוד הגנטי המלא שלו. אבל אם תאים שזה עתה נוצרו עוזרים לבנות לב או ריאות, עלים או פרי תלוי איך הקוד הגנטי הזה מתפרש על ידי חלבונים מיוחדים הנקראים גורמי שעתוק.
גורמי שעתוק הם הרגולטורים הראשיים של ביטוי גנים ולכן הם מבוקשים מאוד על ידי מדענים. מדעני צמחים יכולים להשתמש בגורמי שעתוק כדי למקד תכונות רצויות בזני גידולים חדשים, וחוקרים רפואיים יכולים להשתמש בהם כדי לפתח תרופות חדשות.
חלבוני תאים הנקראים היסטונים מקשריים התגלו בסוף המאה ה-19. ידוע שהם משפיעים על ביטוי גנטי על ידי, למשל, מתן מבנה, ארגון וקיפול של DNA, אך מאמר זה הוא הראשון להדגים כי היסטון מקשר מווסת גם באופן ישיר את ביטוי הגנים כגורם שעתוק.
בעבר, אנשים תמיד חשבו שהיסטונים מקשריים ממלאים תפקיד עקיף בוויסות ביטוי הגנים. זהו המקרה הראשון – בכל מין – שמוכיח כי היסטונים מקשר מווסתים ישירות את ביטוי הגנים. חוקרים שעובדים על צמחים אחרים, בעלי חיים ואפילו בני אדם עשויים להיות מסוגלים להשתמש במידע הזה כדי לזהות גנים הממוקדים על ידי היסטונים מקשר, שיכולים להיות מעורבים בהתפתחות מחלות או בתהליכים ביולוגיים חשובים אחרים בהמשך הדרך."
לייליאנג צ'נג, סופר בכיר, פרופסור במדור גננות בבית הספר למדעי הצמח האינטגרטיבי במכללה לחקלאות ומדעי החיים
צ'נג ושותפיו גילו את התגלית תוך כדי עבודה כדי להבין כיצד סוכרים וחומצות מתפתחים בתפוחים. מידע כזה יכול לעזור למגדלי צמחים לפתח זנים חדשים, לתמוך בחקלאים בגידול היבולים שלהם ולשפר את איכות הפרי באחסון.
בעבודה קודמת, החוקרים ביצעו מניפולציות גנטית בתפוחים כדי לייצר פחות סורביטול, הסוכר השולט בעלים שהופך לפרוקטוז בפירות, וגילו שהצמחים גם צברו פחות חומצה מאלית בפירות. שניהם חשובים לטעם וטעם התפוח.
"זה גרם לנו לחפש את השחקנים המולקולריים המקשרים סוכרים לחומצה מאלית", אמר צ'נג.
הם השתמשו ברצף RNA כדי להבין את הביטוי הגנטי של חלבונים החשובים להצטברות סורביטול וחומצה מאלית בפירות ובעלים, והם זיהו חמישה גנים שנראו כמקודדים לחלבוני גורמי שעתוק. אחד מאותם גנים היה דומה לגן הידוע כיוצר חלבון היסטון מקשר בארבידופסיס, צמח ממשפחת החרדליים שנמצא בשימוש נרחב במחקר ביולוגיה של צמחים.
על ידי שימוש במוטנט ארבידופסיס שנוצר באוניברסיטת ציריך בשוויץ, הם הוכיחו שאכן, הגן שגילו בתפוחים מקודד להיסטון מקשר. באופן בלתי צפוי, הם גילו שהיסטון מקשר זה נקשר למקדם של הגן המקודד לחלבון המעביר חומצה מאלית לאחסון בתאי תפוח, ומווסת ישירות את הביטוי שלה.
צ'נג אמר שמחקר עתידי יכול לחקור גנים אחרים שהיסטון המקשר עשוי לווסת ישירות; תפקידו של היסטון מקשר זה במיני צמחים אחרים לחקור כיצד החלבונים מתנהגים בצורה דומה במינים שונים; או מחקר יישומי על שימוש בסורביטול לשיפור חומצה מאלית משפרת את הטעם בגידולי תפוחים.
Da-Gang Hu, לשעבר פוסט-דוקטורט במעבדה של צ'נג וכיום פרופסור באוניברסיטה החקלאית של שאנדונג, הוא המחבר הראשון. תורמים נוספים של קורנל הם Zhangjun Fei, פרופסור במכון בויס תומפסון; ומנגשיה ג'אנג, צ'ונלונג לי ודונג מנג, כולם שותפים לפוסט-דוקטורט במעבדה של צ'נג.
