Đột biến mop1 của hệ gen cây bắp

Đột biến mop1 của hệ gen cây bắp

Nguồn: Meixia Zhao,  Jia-Chi Ku,  Beibei Liu, Diya Yang,  Liangwei Yin,  Tyshawn J. Ferrell,  Claire E. Stoll,  Wei Guo, Xinyan Zhang,  Dafang Wang,  Chung-Ju Rachel Wang, and Damon Lisch. 2021. The mop1 mutation affects the recombination landscape in maize. PNAS February 16, 2021 118 (7) e2009475118

Tái tổ hợp giai đoạn gían phân giảm nhiễm được điều tiết bởi cả hai yếu tố di truyền chính thống và di truyền biểu sinh ví dụ như hiện tượng methyl hóa phân tử  DNA. Trong cây bắp, người ta tìm thấy thể đột biến mop1 chuyển dịch methyl hóa CHH (khi đó H = A, T, hoặc C) mà sự kiện ấy lập tức gắn với các vị trí của tái tổ hợp thường gặp trên vai nhiễm sắc thể và vùng tâm động. Người ta  còn tìm thấy đột biến mop1 làm gia tăng tần suất gián phân giảm nhiễm ở trên vai nhiễm nhưng làm giảm sự giảm phân trong vùng tâm động. Cơ sở dữ liệu nghiên cứu này chứng minh rằng cho dù methyl hóa CHH hiện hữu ở mức độ thấp hơn methyl hóa CG và CHG, nhưng nó có một ảnh hưởng ngay sau đó đối với tần suất tái tổ hợp, cho thấy vai trò quan trọng của methyl hóa DNA ảnh hưởng trực tiếp đến RNA trong tái tổ hợp giảm phân của cây bắp. Sự tái tổ hợp giảm phân (meiotic recombination) là một tiến trình căn bản tạo ra kết quả đa dạng di truyền và đảm bảo sự kiện phân ly chính xác của nhiễm sắc thể tương đồng. Trong khi người ta biết rằng các yếu tố di truyền điều tiết tái tổ hợp như vậy, tương đối còn mù mờ đối với yếu tố di truyền biểu sinh (epigenetic factors), ví dụ như sự methyl hóa DNA. Trong cây bắp, người ta xem xét  ảnh hưởng của tái tổ hợp giảm phân một đột biến gen trong một hợp phần của chu trình methyl hóa DNA ảnh hưởng trực tiếp RNA (RNA-directed DNA methylation), gen Mop1 (Mediator of paramutation1), cũng như đột biến kiểu can thiệp nhỏ thuộc loại hình trans-acting thuộc chu trình sinh tổng hợp phân tử RNA, Lbl1 (Leafbladeless1). MOP1 là đặc biệt nhất khi đề cập tái tổ hợp bởi vì nó chuyên biệt cho phản ứng methyl hóa của những nguyên tố chuyển vị (transposable elements) mà chúng gắn ngay sau đó với gen hoạt động có tính chất phiên mã. Trong đột biến lặn mop1, người ta tìm thấy tái tổ hợp giảm phân bị giảm đi rất đồng đều trong vùng tâm động, nhưng tăng trong vai nhiễm rất giàu gen đích. Quan sát này được xác định bởi phân tích di truyền tế bào. Kết quả là   cho dù số lần quấn chéo không đổi, nhưng chúng xảy ra thông thường hơn trên vai nhiễm của đột biến gen mop1. Áp dụng kỹ thuật whole genome bisulfite sequencing, số liệu cho thấy có sự phân bố lại cách quấn chéo bởi sự mất đi methyl hóa CHH (H = A, T, hoặc C) trong những vùng rất gần với gen đích. Tráì lại, người ta quan sát đột biến mop1 không thay đổi đáng kể  tần suất tái tổ hợp giảm phân trong đột biến lbl1. Số liệu thí nghiệm chứng minh rằng sự methyl hóa CHH  có tác động đáng kể đến tất cả tái tổ hợp tổng thể trong hệ gen cây bắp cho dù tần suất thấy liên quan đến methyl hóa CG và CHG.

Xem: https://www.pnas.org/content/118/7/e2009475118