Przełomowe badania przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Molekularnej Biologii Roślin. Gregor Mendel (GMI), rzucił światło na ewolucyjne pochodzenie i funkcję kompleksu represyjnego Polycomb 2 (PRC2). Pierwotnie uważano, że PRC2 jest kluczowym kontrolerem genów rozwojowych, ale obecnie jego rola została rozszerzona i obejmuje represję elementów transpozycyjnych (TE) u szerokiego zakresu eukariontów.

Inspiracją dla naukowców były wcześniejsze prace nad algami czerwonymi, które wykazały, że PRC2 pozostawia swój podpis metylacyjny na transpozonach – ruchomych elementach genetycznych, które mogą zakłócać stabilność genomu. W oparciu o to odkrycie międzynarodowy zespół naukowców zbadał, jak PRC2 funkcjonuje u różnych eukariontów, w tym roślin, PS i opisthokontów.

Obecność transpozonów we wszystkich trzech liniach eukariotycznych wskazuje na potrzebę ich wyciszenia w celu utrzymania stabilności genomu. U zmutowanych okrzemek, mszaków i krasnorostów, u których usunięto aktywność PRC2, utracono wyciszenie elementów transpozycyjnych. Sugeruje to, że przodkową funkcją PRC2 była ochrona genomu przed inwazją transpozonów.

Chociaż początkowo sądzono, że rolą PRC2 jest tłumienie genów kodujących białka, badanie wykazało stopniową zmianę jego funkcji w trakcie ewolucji. W roślinach lądowych pozostałości elementów ulegających transpozycji, znanych jako „kopalne TE”, nadal służą jako cele dla PRC2, co prowadzi do wyciszenia pobliskich genów. Wskazuje to, że niektóre elementy podlegające transpozycji zostały udomowione w roślinach kwitnących, takich jak Arabidopsis, i odgrywają rolę w modulacji genów kodujących białka.

Wyniki tego badania mają poważne implikacje dla naszego zrozumienia kontroli genów i ewolucji. Frederic Berger, lider grupy w GMI i współautor badania, podkreśla, że ​​przodkowa funkcja PRC2 jako obrońcy przed transpozonami reprezentuje głęboką zmianę paradygmatu. Zmiana funkcji PRC2 z represji transpozonowej na represję genu kodującego białko podkreśla złożoną trajektorię ewolucyjną tego krytycznego regulatora genu.

Obecność resztek elementów transpozycyjnych u Arabidopsis wskazuje na ich udomowienie i udział w regulacji genów kodujących białka. Podkreśla to dynamiczną i złożoną relację między elementami ulegającymi transpozycji a regulacją genów w różnych organizmach. Wyniki wskazują, że PRC2 tłumi elementy transpozycyjne w tych odległych liniach, uznając tę ​​funkcję za pochodzącą od przodka wszystkich trzech linii. Pochodzenie PRC2 prawdopodobnie miało przede wszystkim chronić genom przed inwazją transpozonów. Ta funkcja przodków stanowi głęboką zmianę paradygmatu.