Суббота 19 июля 2025 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
В Азербайджане обнаружен монументальный военный курган возрастом 3800 лет В Азербайджане обнаружен монументальный военный курган возрастом 3800 лет На продуваемых ветрами равнинах Джейранчёля на западе Азербайджана сделано монументальное открытие. Там был обнаружен курган среднего бронзового века возрастом 3800 лет, который, как полагают, является местом захоронения огромного воина. Эти…
На Сицилии найдены обломки корабля VI века до н. э. с фрагментами мачты и каната На Сицилии найдены обломки корабля VI века до н. э. с фрагментами мачты и каната На юго-восточном побережье Сицилии, недалеко от города Санта-Мария-дель-Фокалло на территории Испики (Рагуза), группа археологов обнаружила останки греческого корабля, датируемого VI–V веками до нашей эры. Находка стала результатом шестой подводной археологической…
BJS: ложка Диокла - инструмент для извлечения стрел из ран в греко-римском мире BJS: ложка Диокла - инструмент для извлечения стрел из ран в греко-римском мире Международная группа исследователей опубликовала исследование, в котором попыталась прояснить форму, внешний вид и характеристики любопытного артефакта греко-римской эпохи — так называемой ложки Диокла, хирургического инструмента, использовавшегося для извлечения стрел из…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 71 украинский беспилотник МО: за ночь над регионами России сбили 71 украинский беспилотник Силы ПВО за ночь уничтожили и перехватили 71 украинский беспилотник над регионами России, из них 16 - над Московским регионом. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи…
Штурмовик "Центра" взял в плен группу военных ВСУ, представившись их союзником Штурмовик "Центра" взял в плен группу военных ВСУ, представившись их союзником Четверо солдат ВСУ в населенном пункте Попов Яр в ДНР сдались в плен российскому бойцу, думая, что он боец союзного подразделения. Об этом рассказал ТАСС участник операции, боец 102-го мотострелкового…
Россия вышла из соглашения о военно-техническом сотрудничестве с ФРГ Россия вышла из соглашения о военно-техническом сотрудничестве с ФРГ Премьер-министр РФ Михаил Мишустин прекратил действие соглашения с правительством ФРГ о военно-техническом сотрудничестве. Соответствующее распоряжение подписано. МИД России поручено уведомить германскую сторону о принятом решении. Соглашение было подписано в 1996…
Тема дня
Финская молодежь благоразумно заранее спасается бегством от русских войск Финская молодежь благоразумно заранее спасается бегством от русских войск

«Если бы Россия напала на Финляндию сейчас, то Финляндия оказалась бы в беде. Первая фаза боевых дей...

Фото
The BMJ: Китайскими учеными разработан метод восстановления речи после инсульта The BMJ: Китайскими учеными разработан метод восстановления речи после инсульта

Перспективную методику восстановления речи после инсульта предложили специалисты из Китая. Основные ...

Опрос

Какое время продлится напряженность в отношениях между Россией и Азербайджаном?

 

Анекдот дня

Когда телефон был привязан к стене, люди были свободны...

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)".