כרומטין הוא קומפלקס DNA וחלבונים ייחודי המרכיב את הכרומוזומים. חלבונים ספציפיים (היסטונים) מסלפים את ה-DNA כמו תופי כבלים קטנים כדי לארוז את ה-DNA הארוך. תוף כבל (המורכב מארבעה זוגות של היסטונים) עם DNA מפותל נקרא נוקלאוזום והוא היחידה הקטנה ביותר של כרומטין.
המטריצה הגרעינית, הידועה כפיגום התומך לכרומטין, סיקרנה מדענים מאז גילויה בשנות ה-70. אמנם הוכר קיומו בתאי יונקים, אך משמעותו בגרעיני הצמח נותרה חמקמקה. צוות המחקר הבינלאומי גילה כעת את החידה הזו, ושפך אור על הרכב המטריצה הגרעינית וכיצד המטריצה הגרעינית משפיעה על מצב הכרומטין והתפתחות הצמח.
המחקר זיהה חלבונים רבים הקשורים למטריצה הגרעינית ב Arabidopsis thaliana. ביניהם חלבוני מטריקס גרעיניים ידועים, כולל AtSUN1, AtSUN2 ו-AHL22, יחד עם שחקנים חדשים FRS7 ו-FRS12.
גילוי זה מרחיב את ההבנה שלנו לגבי ההרכב המולקולרי של המטריצה הגרעינית".
פרופ' ד"ר הואה ג'יאנג, ראש קבוצת המחקר העצמאית של IPK "ביולוגיה יישומית של כרומוזומים"
המחקר חורג מעבר לזיהוי מרכיבים בלבד; הוא מתעמק בהבנת הפונקציות של המטריצה הגרעינית והחלבונים הקשורים לה בוויסות הכרומטין. תוך שימוש ברצף רחב של גנום, החוקרים זיהו לראשונה את התפלגות הגנום של האזורים המחוברים על ידי המטריצה הגרעינית בצמחים. "התוצאות מראות העדפה לראש ולזנב של אזורים מקודדי גנים, המקושרים בעיקר לסימנים אפיגנטיים פעילים ולגנים בעלי ביטוי גבוה, עם כמה גנים בעלי ביטוי נמוך המחוברים גם על ידי המטריצה הגרעינית", אומר Linhao Xu, המחבר הראשון של המחקר. ממצאים אלה מצביעים על פונקציות מורכבות של המטריצה הגרעינית בוויסות כרומטין ותעתוק.
יתרה מזאת, המחקר חושף את AHL22, בשיתוף פעולה עם FRS7 ו-FRS12, כמווסת מרכזי בהתארכות hypocotyl, הצמיחה כלפי מעלה של הציר העוברי בשתיל צמח, המתרחשת בין הופעת הקצר לשורש. התהליך חיוני לצמיחה והישרדות הצמחים. על ידי ויסות הביטוי של גנים החיוניים למסלול האיתות של אוקסין, AHL22 מתפקד כמוליך עבור מווסתים של כרומטין ואפיגנטי. "הקומפלקס AHL22 מתזמן את ההתקשרות של גנים למטריצה הגרעינית, ומגייס היסטון דאצטילאז HDA15 כדי לשנות אצטילציה של היסטון", אומר Shiwei Zheng, גם מחברו הראשון של המחקר. "זה מציב את קומפלקס AHL22 כמרכז מרכזי לאזורי כרומטין ומווסתים אפיגנטיים, וחושף פן לא ידוע קודם לכן של תפקוד המטריצה הגרעינית."
בהתחשב בכך שהמטריקס הגרעיני משמש כווסת מפתח של תגובות מצב הכרומטין ומצב הכרומטין לשינויים סביבתיים, חקירת תפקוד המטריצה הגרעינית בתגובה ללחץ מותנה הופכת למסקרנת במיוחד.
