研究人員研究小RNA在細胞間通訊中的作用

當多細胞生物發(fā)育時，每個細胞需要知道其相對于所有其他細胞的位置。這意味著細胞需要在它們之間進行通信以產(chǎn)生不同組織和細胞類型產(chǎn)生的模式。在動物的情況下，我們知道驅(qū)動這些圖案化過程的信號和機制。

與植物不同，因為多細胞植物的進化獨立于多細胞動物。蒂賓根植物分子生物學中心的Marja Timmermans教授與紐約冷泉港實驗室的同事合作，發(fā)現(xiàn)植物圖案化過程中的細胞通訊是通過獨特而復(fù)雜的機制進行的。植物使用“小RNA”作為移動信號。先前已知小RNA在抗草食動物或疾病病原體的防御機制中的作用，但正如新的研究表明，葉中的細胞在空間和時間上具有正確的同一性。這項研究的結(jié)果發(fā)表在最新一期的Developmental Cell上。

“對生物體中模式形成的研究在蒂賓根有著豐富的歷史，”Marja Timmermans指出。在七十年代早期，當時在馬克斯普朗克病毒研究所的Hans Meinhardt和Alfred Gierer教授制定了關(guān)于模式在細胞群中如何產(chǎn)生的基本原則，以及Max Planck研究所所長ChristianeNüsslein-Volhard教授對于發(fā)育生物學，她因其1995年果蠅果蠅圖案遺傳控制工作而獲得諾貝爾獎。

多細胞動物中的通信和圖案化經(jīng)常通過使用濃度梯度的移動信號發(fā)生。根據(jù)濃度，通常在閾值上，細胞專門從事各種任務(wù)?，F(xiàn)在，這種機制也發(fā)生在植物中，盡管它們使用其他信號化學物質(zhì)。與動物細胞不同，植物細胞可以通過等離子橋連接，允許調(diào)節(jié)因子在整個系統(tǒng)中移動并有助于圖案化。

Marja Timmermans和她的同事們提供了線索，表明小RNA可能參與植物細胞的形成。小RNA是短分子鏈，完美匹配DNA或RNA中遺傳信息的某些調(diào)控部分。他們能夠?qū)⒆约焊街谀抢?，從而防止那些特定的基因被閱讀。小RNA可以微調(diào)蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)細胞的發(fā)育過程。

傳遞定位信息的高性能機制

研究人員利用遺傳學，擬南芥或搖滾的模型植物研究了小RNA在新葉的定位和發(fā)育中所起的作用。通過引入人工小RNA，他們改變了這些配位元素的濃度，并觀察了生長葉片中細胞的反應(yīng)。“令人驚訝的是，小RNA能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的模式，”Timmermans說。與動物中的移動信號化學物質(zhì)一樣，小RNA形成濃度梯度。“與傳統(tǒng)的發(fā)育信號不同，小RNA以高度特異的方式運作，它們可以直接干預(yù)基因活動。”

因此，小RNA可以根據(jù)其位置調(diào)節(jié)某些基因的活性 - 沒有來自該過程中其他組分的反饋。“移動小RNA提供了傳遞定位信息的高性能機制。他們可以開發(fā)出精確的開發(fā)模式，”Timmermans總結(jié)道。

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