Bij de mens en bij veel andere soorten beïnvloeden beide genen die van de moeder en van de vader worden geërfd de ontwikkeling van embryo's. In het levermos Marchantia polymorpha heeft de moeder echter de volledige controle, zoals onderzoekers van het Berger-lab bij GMI nu hebben ontdekt. In een studie gepubliceerd in eLife , tonen de onderzoekers aan dat de "moederplant" volledige controle heeft en de vaderlijke genen in zijn embryo's volledig inactiveert om ervoor te zorgen dat ze zich goed ontwikkelen.

Mensen hebben twee sets chromosomen, een moederlijke en een vaderlijke, en beide dragen gewoonlijk eigenschappen bij aan het individu, afhankelijk van welke genen tot expressie worden gebracht - dit is wat ons 'diploïden' maakt. Maar dat geldt niet voor alle levende wezens:

Algen en verwanten van mossen, waaronder de levermossen, brengen het grootste deel van hun levenscyclus door met slechts een enkele set chromosomen. Het levermos heeft slechts een korte diploïde fase wanneer het genetische materiaal van één moederlijke en één vaderlijke kiemcel samenkomen om een ​​embryo te vormen, gedragen in het moederlijke weefsel. In deze korte fase als diploïde heeft de plant een mechanisme nodig om de verdubbeling van zijn genetisch materiaal op te vangen.

Eén zo'n mechanisme is het tot zwijgen brengen van één kopie van een gen, ook wel 'ouderlijke genomische imprinting' genoemd. Met genomische imprinting kan zelfs een heel chromosoom permanent worden geïnactiveerd, zoals het geval is voor een van de twee X-chromosomen bij vrouwen. "Parentale genomische imprinting is alleen geïdentificeerd bij soorten die extra-embryonale weefsels innoveerden die voedingsstoffen van de moeder naar het embryo leiden, zoals de placenta bij zoogdieren en het endosperm in bloeiende planten", zegt Frédéric Berger, Senior Group Leader bij GMI-Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen.

Een genomisch coping-mechanisme geleid door de maternale genen

De levermosembryo's groeien ook in de maternale weefsels, maar in tegenstelling tot zoogdieren, omvat hun ontwikkeling geen extra-embryonale weefsels. Met deze factoren in het achterhoofd ging de Berger-onderzoeksgroep op zoek naar het bestaan ​​van genomische imprinting-mechanismen van ouders in Marchantia.

"We ontdekten dat Marchantia de vaderlijke chromosomen in het embryo volledig inactiveert, zelfs vóór de fusie van het vaderlijke en het moederlijke genoom. Op deze manier behoudt Marchantia een functionele haploïdie, zelfs tijdens de korte fase waarin het diploïde wordt", zegt eerste auteur Sean Montgomery , een recente Ph.D. afgestudeerd aan het Berger-lab bij GMI. Het team ontdekte ook dat het moleculaire merkteken dat op het geheel van de vaderlijke chromosomen is afgezet, behouden blijft tijdens de ontwikkeling van het embryo. "Daarom hangt de embryonale ontwikkeling alleen af ​​van de expressie van de maternale genen. In zekere zin hebben de maternale genen de volledige controle. Het verstoren van dit proces leidt tot de expressie van de vaderlijke genen en de dood van het embryo", legt Berger uit.

Krassen op het oppervlak van de diversiteit van de natuur

Het silencing-mechanisme dat het team beschreef in het levermos is op zich niet nieuw. Deze gerichte silencing wordt gemedieerd door het Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Dit precieze mechanisme was echter nog niet in verband gebracht met het tot zwijgen brengen van hele chromosomen.

Aangezien de voorouders van het levermos aanzienlijk ouder zijn dan die van zoogdieren of bloeiende planten, suggereren de bevindingen dat imprintmechanismen veel eerder zijn geëvolueerd dan nu bekend is. Bovendien stellen Berger en zijn team voor dat dit fenomeen meerdere keren is geëvolueerd in verschillende levensvormen en dat er nog veel inprentingsmechanismen moeten worden ontdekt. "Met ons werk konden we een uniek aspect van de biologie benadrukken, een stukje van de brede diversiteit van de natuur", besluit Montgomery. + Verder verkennen

Omgekeerde volgorde:de richting van je DNA kan net zo belangrijk zijn als van welke ouder het afkomstig is