Вторник 17 марта 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» SA: растения развили множество способов обхода генетических инструкций


SA: растения развили множество способов обхода генетических инструкций

Среда, 06 Ноября 2024 22:32

Биологи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе обнаружили источник любопытной дупликации, которая дает растениям множество способов переопределять инструкции, закодированные в их ДНК. Это исследование может помочь ученым использовать существующие системы растения для поддержки черт, которые делают его более устойчивым к изменениям окружающей среды, таким как жара или засуха. Исследование под руководством Сюэхуа Чжуна, профессора биологии в области искусств и наук, было опубликовано в журнале Science Advances.

 

Новое исследование Чжуна сосредоточено на метилировании ДНК, нормальном биологическом процессе в живых клетках, при котором к ДНК добавляются небольшие химические группы, называемые метильными группами. Эта активность контролирует включение и выключение генов, что, в свою очередь, влияет на различные признаки, включая то, как организмы реагируют на окружающую среду.

 

Часть этой работы заключается в подавлении или отключении определенных фрагментов ДНК, которые перемещаются в геноме организма. Эти так называемые прыгающие гены, или транспозоны, могут нанести вред, если их не контролировать. Весь процесс регулируется ферментами, но млекопитающие и растения выработали различные ферменты для добавления метильных групп.

 

«У млекопитающих есть только два основных фермента, которые добавляют метильные группы в одном контексте ДНК, но у растений на самом деле есть несколько ферментов, которые делают это в трех контекстах ДНК», — сказал Чжун. Вопрос в том, почему растениям нужны дополнительные ферменты метилирования?»

 

Заглядывая вперед, исследования Чжуна могут проложить путь к инновациям в сельском хозяйстве за счет повышения устойчивости культур. «Определенные гены или комбинации генов способствуют определенным особенностям или чертам», — объяснил Чжун. «Если мы точно выясним, как они регулируются, то сможем найти способ усовершенствовать нашу технологию для улучшения культур».

 

Новое исследование сосредоточено вокруг двух ферментов, которые встречаются в растениях: CMT3 и CMT2. Оба фермента отвечают за добавление метильных групп к ДНК, но CMT3 специализируется на частях ДНК, называемых последовательностями CHG, тогда как CMT2 специализируется на других частях, называемых последовательностями CHH.

 

Несмотря на функциональные различия, оба фермента являются частью одного и того же семейства хромометилаз (ХМТ), которое эволюционировало в результате дупликационных событий, обеспечивающих растения дополнительными копиями генетической информации.

 

Используя распространенное модельное растение Arabidopsis thaliana, или кресс-салат Таля, Чжун и ее команда исследовали, как эти дублированные ферменты эволюционировали с течением времени, приобретая различные функции. Они обнаружили, что где-то на эволюционной временной шкале CMT2 утратил способность метилировать последовательности CHG. Это связано с тем, что в нем отсутствует важная аминокислота под названием аргинин.

 

«Аргинин особенный, потому что у него есть заряд», — говорит Джиа Гви, аспирантка биологического факультета и соавтор исследования. «В клетке он заряжен положительно и, таким образом, может образовывать водородные связи или другие химические взаимодействия, например, с отрицательно заряженной ДНК».

 

Однако CMT2 имеет другую аминокислоту — валин. «Валин не заряжен, поэтому он не может распознать контекст CHG, как CMT3. Именно это, по нашему мнению, и обуславливает различия между двумя ферментами», — сказал Гви.

 

Чтобы подтвердить это эволюционное изменение, лаборатория Чжуна использовала мутацию, чтобы переключить аргинин обратно в CMT2. Как они и ожидали, CMT2 был способен выполнять как метилирование CHG, так и метилирование CHH. Это говорит о том, что CMT2 изначально был дубликатом CMT3, резервной системой, помогающей облегчить нагрузку по мере усложнения ДНК.

 

«Но вместо того, чтобы просто скопировать исходную функцию, он разработал нечто новое», — пояснил Чжун.

 

Это исследование также дало представление об уникальной структуре CMT2. Фермент имеет длинный, гибкий N-конец, который контролирует собственную стабильность белка. «Это один из способов, с помощью которых растения эволюционировали для стабильности генома и борьбы со стрессами окружающей среды», — сказал Чжун. Эта особенность может объяснить, почему CMT2 эволюционировал в растениях, растущих в столь разнообразных условиях по всему миру.

 

Большая часть данных для этого исследования была получена в ходе проекта «1001 геном», целью которого является обнаружение вариаций последовательностей всего генома у штаммов A. thaliana по всему миру.

 

«Мы выходим за рамки лабораторных условий», — сказал Чжун. «Мы изучаем все дикие образцы растений, используя этот более крупный набор данных».

 

Она считает, что одной из причин, по которой A. thaliana эволюционировала, чтобы процветать, несмотря на экологические стрессы, является диверсификация, которая происходит в процессе метилирования, включая прыжковые транспозоны. «Один прыжок может помочь видам справиться с суровыми условиями окружающей среды».

 
 

 
 
Николаева Мария Опубликовано в Наука   Теги Новости
Читайте также
Nature: Впервые оживлён мозг после заморозки Nature: Впервые оживлён мозг после заморозки Результатом нового эксперимента стала реализация задачи, долгие годы считавшейся практически фантастической. Осуществлена успешная разморозка ткани мозга после длительного криохранения. Как это стало возможным и какие перспективы сулит криоконсервации, рассказала публикация…
В Эфиопии найдены окаменелости крокодила, охотившегося на сородичей Люси В Эфиопии найдены окаменелости крокодила, охотившегося на сородичей Люси Палеонтологи, анализирующие окаменелости из Эфиопии, описали ранее неизвестный вид крокодилов, обитавший на одной территории с видом гоминидов, называемым Australopithecus afarensis. Этот грозный хищник, получивший название Crocodylus lucivenator, возможно, выслеживал Australopithecus…
В космосе произошел взрыв, длившийся семь часов и не поддающийся объяснению В космосе произошел взрыв, длившийся семь часов и не поддающийся объяснению Гамма-всплески — это самые мощные взрывы во Вселенной. За доли секунды они могут высвободить больше энергии, чем Солнце за всю свою десятимиллиардную жизнь. Большинство из них заканчиваются раньше, чем вы…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 206 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 206 украинских БПЛА Силы ПВО сбили за ночь 206 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. В результате атаки БПЛА на город Корочу Белгородской области пострадали пять человек. ТАСС собрал основное…
Мирошник: за неделю от ударов ВСУ погибли 37 жителей России Мирошник: за неделю от ударов ВСУ погибли 37 жителей России Почти 40 мирных жителей субъектов РФ на минувшей неделе погибли при ударах Вооруженных сил Украины, более 200 человек, в том числе 6 детей, получили ранения. Как сообщил ТАСС посол по…
За сутки ВСУ атаковали Белгородскую область с помощью более 105 БПЛА  За сутки ВСУ атаковали Белгородскую область с помощью более 105 БПЛА  Вооруженные силы Украины атаковали населенные пункты Белгородской области с помощью более 105 беспилотников и выпустили более 15 боеприпасов за минувшие сутки. Об этом сообщили в Telegram-канале оперштаба региона. "В Корочанском…
Тема дня
Зеленский сделал Трампу унизительное предложение Зеленский сделал Трампу унизительное предложение

Президент США Дональд Трамп зовет своих западных союзников на помощь в противостоянии с Ираном – но ...

Фото
Фрагмент мрамора из Парфенона найден на одном из затонувшем в 1802 году кораблей Фрагмент мрамора из Парфенона найден на одном из затонувшем в 1802 году кораблей

В ходе подводных раскопок на месте крушения брига «Ментор», затонувшего в 1802 году у берегов Киферы...

Опрос

Как долго продлится операция США против Ирана?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".