研究人員發(fā)現(xiàn)基因沉默如何在植物中起作用

來(lái)自塞維利亞大學(xué)的Myriam Calonje Macaya博士和馬克斯普朗克研究所的Franziska Turck小組最近發(fā)表了一項(xiàng)基因組生物學(xué)研究，該研究通過(guò)植物中的Polycomb-group蛋白質(zhì)推進(jìn)了表觀遺傳調(diào)控的知識(shí)。

生物體中的所有細(xì)胞在其DNA中含有相同的信息。為了使兩種不同的細(xì)胞類(lèi)型以兩種不同的發(fā)育過(guò)程存在，必須關(guān)閉在特定時(shí)刻不需要的基因。這個(gè)過(guò)程就是所謂的基因沉默。“當(dāng)種子被創(chuàng)造出來(lái)時(shí)，其大量基因會(huì)被沉默，直到植物成年并需要它們的活動(dòng)，”Calonje博士解釋說(shuō)。

這種抑制或沉默狀態(tài)在分裂后傳輸?shù)阶蛹?xì)胞，從而建立細(xì)胞記憶。Polycomb組(PcG)蛋白參與該過(guò)程。這些蛋白質(zhì)被組織成兩個(gè)復(fù)合物PRC1和PRC2，其在組蛋白中摻入修飾，其與DNA一起構(gòu)成染色質(zhì)。該組蛋白修飾不改變的DNA序列，但做改變?nèi)旧|(zhì)，從而影響基因的表達(dá)的結(jié)構(gòu)。

由染色質(zhì)中的標(biāo)記控制的基因沉默發(fā)生在動(dòng)物和植物中。PcG復(fù)合物首先在動(dòng)物中表征;PRC1通過(guò)單泛素化修飾組蛋白H2A，PRC2對(duì)組蛋白H3具有三甲基轉(zhuǎn)移酶活性。先前觀察到植物中的PcG復(fù)合物作用機(jī)制與在動(dòng)物中觀察到的相似，其中PRC2建立的三甲基化標(biāo)記用于錨定PRC1，PRC1也對(duì)H2A具有單一的影響。

像Zhou，Romero-Campero和他們的合作者這樣的科學(xué)家研究了野生植物和突變植物中這些基因組修飾的定位，以確定這種序列是否發(fā)生，但他們發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有。PRC2的活動(dòng)對(duì)于建立單一泛素化標(biāo)記是不必要的;更重要的是，大多數(shù)基因都需要逆序列。

Calonje博士說(shuō)：“這項(xiàng)研究支持了十年范式的變化，這種變化使人們無(wú)法理解植物中的PcG功能。”

這項(xiàng)研究是使用擬南芥植物進(jìn)行的，但專(zhuān)家認(rèn)為這些研究結(jié)果可以外推到其他植物，這意味著未來(lái)的生物技術(shù)應(yīng)用可以促進(jìn)植物的生理生長(zhǎng)和發(fā)育。

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