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      將植物細(xì)胞從通才轉(zhuǎn)變?yōu)閷＜?/h1>
			
      
				2019-01-09 09:50:49
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			  來源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      隨著正在生長的植物將其根部延伸到土壤中，在其尖端形成的新細(xì)胞具有不同的作用，從運(yùn)輸水和養(yǎng)分到感知重力。一項(xiàng)新的研究指出了這些新形成的細(xì)胞，它們都含有相同的DNA，具有一種特殊的身份。研究人員已經(jīng)在擬南芥植物的根中發(fā)現(xiàn)了一組DNA結(jié)合蛋白，這些蛋白結(jié)合起來幫助前體細(xì)胞選擇性地閱讀相同遺傳文本的不同部分并獲得它們不同的命運(yùn)。在杜克大學(xué)的研究人員的帶領(lǐng)下，該研究為發(fā)育生物學(xué)中一個長期存在的問題提供了線索，即植物和動物如何從同一組指令中制造出如此多的細(xì)胞類型。
      

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      植物和動物組織以稱為干細(xì)胞的未成熟細(xì)胞開始。為了使這些非特化細(xì)胞獲得使葉細(xì)胞不同于根細(xì)胞或不同于肌細(xì)胞的血細(xì)胞的特征，它們必須打開不同的基因子集以產(chǎn)生負(fù)責(zé)每種細(xì)胞類型的獨(dú)特性質(zhì)的蛋白質(zhì)。
      

      “這是雞和蛋的問題，”第一作者Erin Sparks說，他是杜克生物學(xué)教授Philip Benfey的博士后助理。如果細(xì)胞開始時它們完全相同，細(xì)胞如何開始打開不同的基因?
      

      Sparks，Benfey及其同事認(rèn)為他們已經(jīng)在擬南芥中找到了一種方法。
      

      擬南芥是白菜和蘿卜的表親，是植物世界的實(shí)驗(yàn)室老鼠。植物的細(xì)線狀根系由大約15種細(xì)胞構(gòu)成，每種細(xì)胞都有自己的一套功能。
      

      由于轉(zhuǎn)錄因子可以根據(jù)需要打開和關(guān)閉基因，因此在給定的時間內(nèi)，只有部分植物的30,000個基因在給定的根細(xì)胞中有活性。
      

      該研究的重點(diǎn)是擬南芥中一種稱為“短根”的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，因?yàn)榫哂杏泻π问降亩谈虻闹参锞哂邪l(fā)育不良的根。
      

      在過去的幾十年中，Benfey及其同事已經(jīng)證明短根作為主開關(guān)，啟動將通用前體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為擬南芥根部某些部位的特化細(xì)胞的過程。
      

      先前的研究發(fā)現(xiàn)短根也會激活其他轉(zhuǎn)錄因子，從而形成一個級聯(lián)，其中每個基因調(diào)節(jié)蛋白控制根發(fā)育途徑中的下一個。
      

      研究人員已經(jīng)確定了許多短根的基因目標(biāo)，但不確定是什么控制短根主開關(guān)本身開始級聯(lián)。
      

      新的研究表明，答案不在于多種DNA結(jié)合蛋白。
      

      Sparks使用稱為酵母單雜交測定的技術(shù)的修改版本來鑒定超過20種可能與短根基因的啟動子區(qū)域結(jié)合以控制其活性的根蛋白。
      

      果然，具有這些DNA結(jié)合蛋白的突變形式的植物產(chǎn)生具有改變的短根水平的根細(xì)胞。
      

      一些結(jié)合蛋白通過打開短根基因而其他蛋白通過關(guān)閉它來起作用。雖然大多數(shù)這些蛋白質(zhì)存在于多種根細(xì)胞類型中，但研究人員發(fā)現(xiàn)，他們在活植物中的統(tǒng)計(jì)模型和實(shí)驗(yàn)表明，在一些細(xì)胞中激活短根主開關(guān)而不是其他細(xì)胞。
      

      “這一切都與激活劑和抑制劑之間的平衡有關(guān)，”斯帕克斯說。“這是他們的協(xié)調(diào)效應(yīng)，可以打開或關(guān)閉短根。”
      

      斯帕克斯說，類似的機(jī)制也可以啟動其他植物物種的細(xì)胞分化。如果是這樣，它可以使細(xì)胞命運(yùn)對植物遺傳密碼中的隨機(jī)突變更具彈性，即使這些變化使一些基因調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)不能與其預(yù)期的DNA靶標(biāo)結(jié)合。
      
			

			
        
      
			
      
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