Epigenetik: epimutanter i backtrav

Cytosinmetylering av dna är den klassiska molekylära epigenetiska mekanismen: alltså, någonting som inte ändrar dna-sekvensen men som ändå kan gå i arv: från modercell till dottercell vid celldelning och ibland till och mellan geneationerna vid sexuell reproduktion. Det som händer är att en av de fyra kvävebaserna i dna (cytosin, C) kan ha en extra metylgrupp eller inte. Metyleringsstatusen förs vidare när dna kopieras. Så, varför kallas cytosinmetylering inte en sekvensändring? Det ändrar bevisligen på dna-molekylens kemiska sammansättning. Jo, men det ändrar inte komplementariteten mellan baserna; C passar fortfarande med G och inte med de andra. Det ändrar inte heller på aminosyrasekvensen i kodande sekvenser när de skrivs av till rna och sedan används till proteinsyntes. Däremot kan de ändra hur andra proteiner binder till dna och på så sätt fungera genreglerande. Inte för inte tittar epigenetiska studier väldigt ofta på dna-metylering.

Arabidopsis_thaliana

(Arabidopsis thaliana. Foto: Marco Roepers CC:BY-SA 3.0)

Epigenetik är intressant av flera anledningar: dels för att förstå hur celltyper i olika delar av organismen blir som de blir, dels för att det öppnar för intressanta transgenerationseffekter där saker som hänt föräldrarna eventuellt kan påverka avkomman och dels för den spännande tanken att dna-metylering skulle funka som ett extra lager av ärftlighet. Det skulle kunna fungera ungefär som genetik, men inte baserat på skillnader i dna-sekvens mellan individer utan på stabila skillnader i dna-metylering. Det finns några exempel, både hos djur och växter (Cubas m. fl. 1999), men de är en smula obskyra.

Häromveckan kom en artikel (Cortijo m.fl 2014) jag har väntat på sen i somras: den senaste i en serie experiment med en helt bisarr experimentpopulation som några galna (på ett bra sätt!) vetenskapare har kommit på. De har tagit fram en korsning av backtrav där alla individerna är genetiskt identiska (nästan helt) men har olika dna-metyleringsmönster. Detta därför att en av ursprungsväxterna i korsningen är en transgen planta som saknar en viktig gen som metylerar dna. Transgenen har de korsat ut, så avkomman har normal dna-metylering, men de har ändå ärvt olika metyleringsmönster från den ursprungsväxten. Det visar sig att flera egenskaper skiljer sig mellan individer med samma dna men olika dna-metylering, bland annat blomningstid och rotlängd. Det betyder att de egenskaperna kan påverkas av ärftliga dna-metyleringsskillnader. Även om de här skillnaderna är framtagna i labbet i en ganska artificiell situation visar det på att en skillnader i de här egenskaperna kan förklaras av epigenetik.

I den här artikeln har författarna gjort en metyleringsbaserad variant av genetisk kartläggning. De har alltså testat dna-metyleringen på regioner jämt utspridda i genomet (epigenetiska markörer!) och letat efter markörer associerade med egenskaperna. På så sätt hittar de kromosombitar som bör innehålla någon variant, i det här fallet en dna-metyleringsvariant, som orsakar en skillnad i egenskapen. Det är precis som genetisk kartläggning men med epigenetiska varianter istället för genetiska. Sedan får författarna precis samma svårigheter som en alltid får med genetisk kartläggning: de har associerade regioner på kromosomer. Vilken av alla gener i området är det som påverkats av en variant? Och, i det här fallet, vilken sekvens är det som är metylerad eller inte metylerad och får något att hända? Hur som helst kan de kartlägga de stabila epigenetiska varianter som kan förklara skillnader mellan individer i komplexa egenskaper som blomningstid. Nu börjar det likna något.

Litteratur

Cortijo, Sandra, et al. (2014) Mapping the Epigenetic Basis of Complex Traits. Science 343 1145-1148.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s