Effector of transcription (ET) - novel plant specific epigenetic regulators of reproductive processes

Abstract

Effector of transcription (ET)-Faktoren sind pflanzenspezifische, evolutionär konservierte Proteine mit charakteristischen Zink- und DNA-bindendenDomänen. Sie haben so genannte, auch in bakteriellen Reparaturproteinen vorkommende, GIY-YIG-Domänen gemeinsam. Strukturelle Vergleiche führten zu der Annahme, dass ETs an der Regulation der genomischen DNA-Methylierung beteiligt sind. T-DNA- Mutanten wurden isoliert, genotypisiert und phänotypisiert. Sie zeigen pleiotrope Entwicklungseffekte, wie die fehlende Fusion der zwei Polarzellkerne, homöotische Transformationen von Blütenorganen (Antheren entwickeln sich in Karpelle), vergrößerte Nukleoli der Endospermkerne sowie vorzeitige Keimung. Molekulare Analysen umfassen die Suche nach putativen Zielgenen durch tiefe RNA Sequenzierung und die Identifikation differentiell methylierter Genombereiche durch Genom-weite Methylierunganalysen. Die Ergebnisse führen zu der Schlussfolgerung, dass ETs als neue epigenetische Regulatoren reproduktiver Prozesse durch die Kontrolle der Methylierung pflanzlicher Genome wirken

Effector of transcription (ET) factors are strictly plant specific, evolutionarily conserved proteins sharing a variable number of conserved ET repeats involved in zinc- and DNA-bindingand a so called GIY-YIG domain also found in bacterial repair proteins. Structural comparisons lead to the suggestion that ETs might be involved in the regulation of the methylation status of genomic DNA. T-DNA insertion mutants of Arabidopsis have been isolated, genotyped and phenotyped and reveal pleiotropic developmental effects, including the failed fusion of the two polar nuclei, homoeotic transformation of flower organs with anthers transformed into carpels, enlarged nucleoli of endosperm nuclei and precocious germination. Molecular analyses comprise the screening for putative target genes by deep RNA sequencing and the identification of differentially methylated regions by genome-wide methylation studies. The results provide strong evidence for the conclusion that ETs are novel epigenetic regulators of reproductive processes and act via the regulation of the DNA methylation status of plant genomes.