Epigenetisches-Resetting in pflanzlichen Keimzellen

Epigenetisches Resetting ermöglicht das Löschen des epigenetischen Gedächtnisses in männlichen Keimzellen von Pflanzen (Quelle: © Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI))

Ähnlich wie Menschen nutzen Pflanzen epigenetische Modifizierungen, um ihren Phänotypen an variierende Umweltbedingungen anzupassen. Dieses epigenetische Gedächtnis wird u.a. durch Histonmodifikationen ermöglicht und von vielen Pflanzen genutzt, um beispielsweise verlängerte Kälteperioden im Winter zu fühlen und sich daran zu erinnern. Wenn die Pflanze dann erblüht ist und Samen produziert hat, ist es aber genauso wichtig, dass die Samen die Erinnerung an die Kälte wieder vergessen. Dadurch wird eine zu frühe Blüte bei einem erneuten Wintereinbruch verhindert. Bislang war jedoch nur bekannt, wie das Löschen des epigenetischen Gedächtnisses in den mütterlichen Keimzellen von Blütenpflanzen funktioniert. Ein internationales Team um Michael Borg aus dem Labor von Frederic Berger am Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat nun herausgefunden, wie der Löschvorgang in männlichen Keimzellen funktioniert. Die Forscher stellten fest, dass die Keimzelle ein spezielles Histon ansammelt, das nicht in der Lage ist, die Histonmodifkation H3K27me3 zu transportieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Modifikation von hunderten Genen gelöscht wird - nicht nur von denjenigen, die das Blühen verhindern, sondern auch von denen, die eine Vielzahl an wichtigen Aufgaben im Samen kontrollieren. Dieses Phänomen des epigenetischen Resettings der väterlichen Umweltanpassungen ist aus Sicht der Wissenschaftler ein sinnvoller Schritt, da die Samen mit höherer Wahrscheinlichkeit in der Nähe der Mutter aufwachsen und sich somit bevorzugt an die Umwelt dieser erinnern sollten. Dies ist eines der ersten Beispiele, wie eine spezialisierte Histonvariante eine einzige epigenetische Markierung neu programmieren und zurücksetzen kann, während andere davon unberührt bleiben. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass manche Aspekte des entdeckten Resetting-Mechanismus auch in anderen Organismen und Entwicklungskontexten zu finden sind. Bild: Epigenetisches Resetting ermöglicht das Löschen des epigenetischen Gedächtnisses in männlichen Keimzellen von Pflanzen (Quelle: © Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)).