La mutation résout un mystère vieux de cent ans en méiose

8 mars 2024

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Approuvé par l'Université des sciences et technologies de Pohang

Un récent criblage génétique à haut débit de mutants du taux de croisement méiotique chez Arabidopsis thaliana a résolu une énigme vieille d'un siècle dans les sciences de la vie.

L'étude a été menée par un groupe composé du professeur Kyuha Choi, du Dr Jaeil Kim et du Ph.D. candidat Heejin Kim, du Département des sciences de la vie de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH). Ils ont révélé le processus moléculaire responsable de l'obstruction croisée au cours de la méiose, un modèle interactif au niveau chromosomique.

Les résultats de la recherche ont été publiés dans Nature Plants le 20 février.

Dans les organismes reproducteurs sexués, la progéniture présente des similitudes frappantes avec ses parents et ses frères et sœurs. Il est toutefois essentiel de noter que l’identité absolue est irréalisable. Cette variation est due au processus de méiose qui crée des cellules reproductrices distinctes comme les spermatozoïdes et les ovules chez les animaux, ou le pollen et les ovules chez les plantes, via un processus appelé croisement.

La méiose et le croisement sont essentiels à la biodiversité et ont un impact significatif sur la sélection dans laquelle ont lieu la sélection et la culture de caractères supérieurs dans les cultures.

En règle générale, un minimum d'un et un maximum de trois croisements par paire de chromosomes identiques sont observés chez la plupart des espèces animales et végétales. Le contrôle du nombre de ces croisements pourrait permettre la culture de cultures présentant des caractères souhaitables définis, mais ce contrôle a été difficile à atteindre en raison du phénomène d'interférence des croisements.

L'interférence croisée a été identifiée par le généticien des mouches des fruits Hermann J. Muller en 1916 comme un obstacle à la formation d'un autre croisement le long du même chromosome. Les mécanismes à l’origine des interférences croisées n’ont commencé à devenir clairs que récemment, malgré un siècle d’efforts de la part des chercheurs.

L’équipe de recherche a utilisé une méthode de notation fluorescente à haut débit pour mesurer la fréquence de croisement chez les plantes Arabidopsis. Grâce à un criblage génétique, ils ont identifié un mutant nommé hcr3 qui présentait un taux de croisement accru.

Des analyses supplémentaires ont révélé qu'une mutation ponctuelle dans le gène J3, qui code pour un co-chaperon lié à la protéine HSP40, a provoqué l'augmentation des croisements dans hcr3. Cette recherche a montré un réseau impliquant le co-chaperon HCR3/J3/HSP40 et le chaperon HSP70 contrôlant les interférences croisées et la localisation en permettant la dégradation de la protéine pro-crossover, l'ubiquitine E3 ligase HEI10.

L’utilisation de techniques de dépistage génétique pour révéler l’obstacle du croisement et la voie prohibitive a répondu avec succès à une question vieille d’un siècle dans les sciences de la vie.

Le professeur Kyuha Choi de POSTECH a déclaré que l'application de cette recherche aux pratiques agricoles aiderait à accumuler rapidement des caractères bénéfiques et à réduire le temps de reproduction. Elle prévoit que cette recherche pourrait contribuer à la sélection de nouvelles variétés et à l’identification de variations naturelles utiles responsables de caractéristiques souhaitables telles que la résistance aux maladies, une productivité améliorée et une production à haute valeur ajoutée.

Les découvertes significatives de Heejin Kim et al sur le contrôle des interférences croisées méiotiques par un réseau chaperon protéolytique sont documentées dans Nature Plants (2024).

Toutes les informations du journal ont été fournies par Nature Plants.

La recherche a été menée par l'Université des sciences et technologies de Pohang.