Funzioni della DNA Polimerasi ε
- American Society of Plant Biologists
Gli eucarioti contengono più DNA polimerasi che garantiscono la replicazione accurata ed efficiente del genoma, nonché la protezione e la riparazione dagli agenti dannosi del DNA endogeni e ambientali. Nella maggior parte degli eucarioti, i principali enzimi replicativi sono le DNA polimerasi α, δ e ε (recensite in Garcia-Diaz e Bebenek, 2007). Nel lievito, la DNA polimerasi α (DNA pol α) avvia la sintesi sul filo in ritardo., La maggior parte dell’allungamento della catena procede attraverso le attività del DNA pol δ e ε, che sembrano funzionare principalmente sui fili in ritardo e principali, rispettivamente (Pursell et al., 2007). Alcune funzioni delle DNA polimerasi sono probabilmente conservate tra gli eucarioti, ma le funzioni degli enzimi vegetali non sono state ben caratterizzate.
La DNA polimerasi ε (Pol ε) nel lievito è costituita da una singola subunità catalitica e da tre subunità regolatorie, e questa struttura sembra essere conservata in altri organismi., Ci sono due geni che codificano la subunità catalitica Pol ε in Arabidopsis, Pol2a e Pol2b, e singoli geni che codificano ciascuna delle subunità regolatorie. La subunità catalitica Pol2A e la subunità regolatrice DPB2 in Arabidopsis sono noti per essere essenziali per l’embriogenesi precoce (Ronceret et al., 2005). Pol2a sembra codificare la principale subunità catalitica attiva durante l’embriogenesi e nei meristemi, mentre Pol2b è espresso principalmente in condizioni di stress e mutazioni nulle non producono fenotipo evidente., I mutanti arabidopsis con perdita parziale della funzione di Pol2a (alleli deboli omozigoti) hanno cicli cellulari più lunghi, cellule più grandi e sviluppo ritardato degli embrioni, sottolineando il ruolo critico di questa subunità nella corretta progressione del ciclo cellulare e nella modellatura nell’embrione (Jenik et al., 2005).
Ora, Yin et al. (pagine 386-402) hanno identificato una mutazione non letale di Pol2a in Arabidopsis che causa un fenotipo ABA eccessivamente sensibile, suggerendo un legame tra attività Pol ε e segnalazione ABA., Inoltre, il mutante ha mostrato un drammatico aumento di 60 volte nella frequenza della ricombinazione somatica omologa (HR; vedi figura), maggiore sensibilità agli agenti dannosi per il DNA, attivazione di loci silenziati e fioritura precoce, indicando un potenziale ruolo per Pol ε in HR e il mantenimento di stati epigenetici.
L’allele mutante Arabidopsis Pol2a abo4-1 aumenta la frequenza di HR. Le piantine sono state trasformate con un marker per HR (1415) che produce macchie visibili sulle foglie. (Adattato dalla Figura 4 di Yin et al. .,)
Gli autori mostrano che il nuovo allele di Pol2a, chiamato abo4-1, rilascia il silenziamento genico trascrizionale nei loci testati senza influenzare la metilazione del DNA. Mostrano inoltre che un fenotipo a fioritura precoce è associato a una ridotta espressione di FLC e ad una maggiore espressione di FT in concomitanza con modifiche alterate dell’istone H3 in questi loci. I risultati suggeriscono un ruolo per Pol ε negli effetti ABA-dipendenti sulla stabilità del genoma, gli stati epigenetici della cromatina e l’espressione genica mediata dalla cromatina nelle piante.,
Il collegamento con HR è intrigante, anche se sono necessari ulteriori studi per dimostrare se Pol2a svolge un ruolo diretto o indiretto. È stato dimostrato che le mutazioni in Pol2a portano all’allungamento della fase S della replicazione del DNA (Jenik et al., 2005; Yin et al., 2009), e Yin et al. questo lavoro estende in modo significativo la nostra conoscenza dell’attività del DNA Pol ε nelle piante e suggerisce nuove entusiasmanti strade per la ricerca futura.
Note a piè di pagina
-
www.plantcell.,org/cgi/doi/10.1105 / tpc.109.210212