Суббота 07 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
Самые холодные звёзды в Галактике могут оказаться инопланетными мегаструктурами Самые холодные звёзды в Галактике могут оказаться инопланетными мегаструктурами С тех пор как физик Фримен Дайсон впервые предложил эту концепцию в 1960 году, «сфера Дайсона» стала священным Граалем для охотников за техногенными сигнатурами. Высокоразвитая цивилизация могла бы построить «сферу»…
Не только дикие, но и пьяные: в моче обезьян нашли метаболит этанола Не только дикие, но и пьяные: в моче обезьян нашли метаболит этанола Команде ученых из США из Калифорнийского университета в Беркли удалось подтвердить, что дикие обыкновенные шимпанзе (Pan troglodytes) употребляют значительные объёма этилового спирта. «Подозрения» существовали и раньше. Новая работа, которую опубликовали …
NM: Прошла первые испытания генная терапия избытка холестерина NM: Прошла первые испытания генная терапия избытка холестерина Китайским биологам удалось успешно завершить первые клинические испытания экспериментальной генной терапий. Целью методики стало лечение семейной гиперхолестеринемии, рассказала публикация в Nature Medicine (NM). Гиперхолестеринемей, уточняют эксперты, называют аномально высокую концентрацию…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 83 украинских беспилотника МО: за ночь над регионами России сбили 83 украинских беспилотника Силы ПВО за ночь сбили 83 украинских беспилотника над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Два человека погибли, 12 ранены при атаке ВСУ в Алешках Херсонской области. В Севастополе в…
Хинштейн: ВСУ за сутки 55 раз обстреляли из артиллерии курское приграничье  Хинштейн: ВСУ за сутки 55 раз обстреляли из артиллерии курское приграничье  Вооруженные силы Украины атаковали с помощью 43 беспилотников различного типа территорию Курской области за прошедшие сутки, 55 раз применили артиллерию по отселенным районам. Об этом сообщил губернатор региона Александр Хинштейн.…
Иранский Красный Полумесяц: в стране повреждены 3643 гражданских объекта Иранский Красный Полумесяц: в стране повреждены 3643 гражданских объекта В Иране 3 643 гражданских объекта, включая 3 090 жилых домов, получили повреждения в ходе ударов США и Израиля. Об этом сообщил глава иранского общества Красного Полумесяца Пир Хосейн Коливанд.…
Тема дня
Почему война США и Израиля с Ираном идет не по плану Почему война США и Израиля с Ираном идет не по плану

Первые итоги агрессии коалиции США и Израиля против Ирана выглядят противоречиво. С одной стороны, к...

Фото
Среднестатистический человек хранит девять «умеренно значимых» секретов Среднестатистический человек хранит девять «умеренно значимых» секретов

В новом исследовании изучалось, какие секреты хранят люди и как это влияет на их повседневную жизнь....

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)".