La réplication de l'ADN est un processus clé dans les organismes vivants. L'ADN polymérase α (Polα) initie la synthèse des brins, qui est effectuée par Polε et Polδ dans les brins avant et arrière, respectivement. Alors que la perte de l'activité de l'ADN polymérase est incompatible avec la vie, des mutants viables de Polα et Polε ont été isolés, permettant l'identification de leurs fonctions au-delà de la réplication de l'ADN. En revanche, aucun mutant viable dans le domaine de la polymérase Polδ n'a été rapporté dans les organismes multicellulaires. Ici, nous identifions un tel mutant qui est également thermosensible. Les plantes mutantes étaient incapables de terminer leur développement à 28 °C, semblaient normales à 18 °C, mais présentaient une expression accrue des gènes marqueurs du stress de la réplication de l'ADN, une recombinaison homologue et une triméthylation de l'histone 3 de la lysine 4 au locus SEPALLATA3 (SEP3) à 24 °C, ce qui était en corrélation avec l'expression ectopique de SEP3. Étonnamment, une expression élevée de SEP3 dans le tissu vasculaire a favorisé l'expression du LOCUS DE FLORAISON T (FT), formant une boucle de rétroaction positive avec SEP3 et conduisant à une floraison précoce et à des phénotypes de feuilles bouclées. Ces résultats suggèrent fortement que l'ADN polymérase δ est nécessaire pour le bon établissement des marques épigénétiques transcriptionnellement actives et que son échec pourrait affecter le développement en affectant le contrôle épigénétique des gènes maîtres.

La replicación del ADN es un proceso clave en los organismos vivos. La ADN polimerasa α (Polα) inicia la síntesis de la cadena, que es realizada por Polε y Polδ en las cadenas líder y rezagada, respectivamente. Mientras que la pérdida de actividad de la ADN polimerasa es incompatible con la vida, se aislaron mutantes viables de Polα y Polε, lo que permite la identificación de sus funciones más allá de la replicación del ADN. Por el contrario, no se informaron mutantes viables en el dominio de la polimerasa Polδ en organismos multicelulares. Aquí identificamos un mutante que también es termosensible. Las plantas mutantes no pudieron completar el desarrollo a 28 ° C, parecían normales a 18 ° C, pero mostraron una mayor expresión de genes marcadores de estrés de replicación de ADN, recombinación homóloga y trimetilación de lisina 4 histona 3 en el locus SEPALLATA3 (SEP3) a 24 ° C, que se correlacionó con la expresión ectópica de SEP3. Sorprendentemente, la alta expresión de SEP3 en el tejido vascular promovió la expresión del LOCUS DE FLORACIÓN T (FT), formando un bucle de retroalimentación positiva con SEP3 y conduciendo a una floración temprana y fenotipos de hojas rizadas. Estos resultados sugieren fuertemente que la ADN polimerasa δ es necesaria para el establecimiento adecuado de marcas epigenéticas transcripcionalmente activas y que su fracaso podría afectar el desarrollo al afectar el control epigenético de los genes maestros.

DNA replication is a key process in living organisms. DNA polymerase α (Polα) initiates strand synthesis, which is performed by Polε and Polδ in leading and lagging strands, respectively. Whereas loss of DNA polymerase activity is incompatible with life, viable mutants of Polα and Polε were isolated, allowing the identification of their functions beyond DNA replication. In contrast, no viable mutants in the Polδ polymerase-domain were reported in multicellular organisms. Here we identify such a mutant which is also thermosensitive. Mutant plants were unable to complete development at 28°C, looked normal at 18°C, but displayed increased expression of DNA replication-stress marker genes, homologous recombination and lysine 4 histone 3 trimethylation at the SEPALLATA3 (SEP3) locus at 24°C, which correlated with ectopic expression of SEP3. Surprisingly, high expression of SEP3 in vascular tissue promoted FLOWERING LOCUS T (FT) expression, forming a positive feedback loop with SEP3 and leading to early flowering and curly leaves phenotypes. These results strongly suggest that the DNA polymerase δ is required for the proper establishment of transcriptionally active epigenetic marks and that its failure might affect development by affecting the epigenetic control of master genes.

تكاثر الحمض النووي هو عملية رئيسية في الكائنات الحية. يبدأ بوليميراز الحمض النووي α (Polα) تخليق الجدائل، والذي يتم إجراؤه بواسطة Polε و Polδ في الجدائل الرائدة والمتأخرة، على التوالي. في حين أن فقدان نشاط بوليميراز الحمض النووي لا يتوافق مع الحياة، فقد تم عزل طفرات قابلة للحياة من Polα و Polε، مما يسمح بتحديد وظائفها بما يتجاوز تكرار الحمض النووي. في المقابل، لم يتم الإبلاغ عن أي طفرات قابلة للحياة في مجال بوليميراز Polδ في الكائنات الحية متعددة الخلايا. هنا نحدد مثل هذه الطفرة التي هي أيضا حساسة للحرارة. لم تتمكن النباتات الطافرة من إكمال النمو عند 28 درجة مئوية، وبدت طبيعية عند 18 درجة مئوية، لكنها أظهرت تعبيرًا متزايدًا عن جينات علامة تكاثر الحمض النووي، وإعادة التركيب المتماثل، وثلاثية ليسين 4 هيستون 3 في موضع SEPALLATA3 (SEP3) عند 24 درجة مئوية، والتي ارتبطت بالتعبير خارج الرحم لـ SEP3. من المثير للدهشة أن التعبير العالي عن SEP3 في الأنسجة الوعائية عزز تعبير موضع الإزهار T (FT)، مما شكل حلقة تغذية مرتدة إيجابية مع SEP3 وأدى إلى أنماط ظاهرية مبكرة من الإزهار والأوراق المجعدة. تشير هذه النتائج بقوة إلى أن بوليميراز الحمض النووي δ مطلوب للتأسيس السليم للعلامات اللاجينية النشطة نسخياً وأن فشله قد يؤثر على التطور من خلال التأثير على التحكم اللاجيني للجينات الرئيسية.