[ad_1]

محققان دانشگاه توکیو دریافتند که چگونه معماری هسته سلول می تواند فعالیت ژن را در گیاهان تغییر دهد. این یافته دانش اساسی در مورد تنظیم ژنوم را نشان می دهد و به روش های آینده برای دستکاری بالقوه در بیان بسیاری از ژن ها به طور همزمان اشاره دارد.

رشته های طولانی DNA و مکانیسم های پروتئینی مورد نیاز برای روشن یا خاموش کردن بیان ژن در هسته سلول ها شناور هستند. هسته در اصل یک گونی است که از یک پوسته دو غشایی انعطاف پذیر ساخته شده است و توسط یک قاب داخلی با شبکه های ریز پروتئین به نام لایه هسته ای پشتیبانی می شود.

پروفسور ساچی هیرو ماتسوناگا ، رئیس تحقیق در دانشگاه توکیو ، دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم مرزی ، که اخیراً منتشر شده است ، گفت: “DNA بی هدف در هسته حرکت نمی کند. ما انتظار داریم موقعیت مکانی غیر تصادفی ژن ها در اطراف لایه هسته ای وجود داشته باشد.” ارتباطات طبیعت.

تنظیم ژن اغلب در سطح یک بعدی خواندن توالی DNA مورد مطالعه قرار می گیرد. لایه های اضافی تنظیم ژن با تغییر شکل رشته DNA به صورت سه بعدی وجود دارد. به عنوان مثال می توان به کد اپی ژنتیک اشاره کرد که رشته های DNA را چقدر محکم زخم می کند و پدیده “بوسیدن ژن” که در آن قسمت های دور رشته DNA به هم می خورند و فعالیت ژن هایی را تغییر می دهند که یکدیگر را لمس می کنند.

این نتایج جدید شواهدی را برای روش سه بعدی دیگر تنظیم ژن فراهم می کند ، که نه تنها شامل معماری ژنوم بلکه معماری ظرف آن ، هسته است.

جامعه علمی مدت هاست می داند که شکل و اندازه هسته می تواند در طول زندگی سلول به طرز چشمگیری در نوسان باشد و حتی می توان این تغییرات را به عنوان “ساعت داخلی” برای تعیین سن سلول تعریف کرد. با این حال ، این اکتشافات با کمک سلول های حیوانی صورت گرفت. گیاهان هیچ ژنی ندارند که از نظر تکاملی با ژن های مسئول لایه هسته ای در حیوانات مرتبط باشد.

ماتسوناگا گفت: “در کتاب های درسی معمولاً چند جمله در مورد لمینای حیوانات وجود دارد ، اما در مورد لامین گیاهی اصلاً حرفی برای گفتن نیست.”

کارهای مقدماتی در سال 2013 توسط برخی از اعضای تیم تحقیقاتی ، گروهی از چهار پروتئین را که به عنوان CONNECTED NUCLEI (CRWN) شناخته می شوند ، به عنوان محتمل ترین اجزای لایه هسته هسته گیاه شناسایی کردند.

برای تأیید وجود پروتئین های CRWN در ورقه ورقه ، محققان ابتدا نشانگرهای فلورسنت را به پروتئین ها متصل کردند و هسته سلول های ریشه ای جدا شده از گیاهان جوان طاول شاهی را که علف هرز کنار جاده ای است و اغلب در آزمایشگاه های تحقیقاتی استفاده می شود ، قرار دادند. آنها سپس محل پروتئین ها را در تصاویر میکروسکوپی با وضوح فوق العاده بالا اندازه گیری کردند.

این تصاویر بسیار بزرگ نمایی شده ، الگوهای شبه وب را نشان می دهد که توسط پروتئین های CRWN در اطراف پوسته هسته تشکیل شده اند.

سلول های گیاهی سالم دارای هسته ای بیضی شکل هستند که به نظر می رسد مانند یک تخم مرغ بزرگ در مرکز سلول است. گیاهان اصلاح شده ژنتیکی با کمبود پروتئین CRWN دارای هسته هایی کوچکتر و گردتر از حد طبیعی هستند که احتمالاً محیط شلوغی بیشتری را برای DNA در داخل ایجاد می کند.

محققان سپس گیاهان اصلاح شده ژنتیکی را آزمایش کردند تا ببینند آیا ژن های خرد شده دیگر ژن ها دارای فعالیت متفاوتی هستند. بسیاری از ژن هایی که در واکنش مس نقش دارند ، فعالیت کمتری دارند و این نشان می دهد که لایه هسته ای به نوعی با تحمل مس ارتباط دارد.

گیاهانی که پروتئین CRWN ندارند حتی در خاک طبیعی نیز رشد کمتری نسبت به گیاهان سالم دارند. شاهی تال با ژن های قرمز غیرفعال کاشته شده در خاک با مقادیر زیاد عسل با ظاهری کاملاً ضعیف تر ، حتی کوچکتر شده است ، شواهد دیگری بر این امر است که لایه های هسته ای در واکنش گیاهان به تنش های محیطی نقش دارند.

محققان همچنین موقعیت فیزیکی ژن های تحمل مس در هسته را در سطح طبیعی و سطح بالای مس تجسم کردند. در گیاهان سالم در حالت مس بالا ، ژن های تحمل مس در یک گروه قرار می گیرند و حتی به محیط هسته نزدیک می شوند. به نظر می رسد ژن های تحمل مس در گیاهان دارای ژن قرمز غیرفعال در اطراف هسته پخش می شوند.

“اگر هسته گیاه مناطق جداگانه ای برای رونویسی DNA فعال داشته باشد ، احتمالاً این مناطق نزدیک به لایه هسته ای خواهند بود. این مهم و جالب توجه است زیرا نقطه مقابل سلولهای حیوانی است ، که می دانیم مناطق فعالی در مرکز هسته دارند. در حالی که پیرامون غیرفعال است “، ماتسوناگا گفت.

بیشتر فناوری های ویرایش ژن برای افزایش یا کاهش فعالیت ژن مستقیماً در سطح یک بعدی تغییر توالی DNA یک ژن خاص عمل می کنند. درک اینکه چگونه لایه هسته ای بر بیان ژن تأثیر می گذارد ، ممکن است روش های آینده را برای تغییر فعالیت همزمان بسیاری از ژن ها از طریق کشت مجدد ژنوم و لایه هسته ای نشان دهد.

[ad_2]

منبع: packge-news.ir

ایندکسر