将植物细胞从通才转变为专家
随着正在生长的植物将其根部延伸到土壤中,在其尖端形成的新细胞具有不同的作用,从运输水和养分到感知重力。一项新的研究指出了这些新形成的细胞,它们都含有相同的DNA,具有一种特殊的身份。研究人员已经在拟南芥植物的根中发现了一组DNA结合蛋白,这些蛋白结合起来帮助前体细胞选择性地阅读相同遗传文本的不同部分并获得它们不同的命运。在杜克大学的研究人员的带领下,该研究为发育生物学中一个长期存在的问题提供了线索,即植物和动物如何从同一组指令中制造出如此多的细胞类型。
植物和动物组织以称为干细胞的未成熟细胞开始。为了使这些非特化细胞获得使叶细胞不同于根细胞或不同于肌细胞的血细胞的特征,它们必须打开不同的基因子集以产生负责每种细胞类型的独特性质的蛋白质。
“这是鸡和蛋的问题,”第一作者Erin Sparks说,他是杜克生物学教授Philip Benfey的博士后助理。如果细胞开始时它们完全相同,细胞如何开始打开不同的基因?
Sparks,Benfey及其同事认为他们已经在拟南芥中找到了一种方法。
拟南芥是白菜和萝卜的表亲,是植物世界的实验室老鼠。植物的细线状根系由大约15种细胞构成,每种细胞都有自己的一套功能。
由于转录因子可以根据需要打开和关闭基因,因此在给定的时间内,只有部分植物的30,000个基因在给定的根细胞中有活性。
该研究的重点是拟南芥中一种称为“短根”的关键转录因子,因为具有有害形式的短根基因的植物具有发育不良的根。
在过去的几十年中,Benfey及其同事已经证明短根作为主开关,启动将通用前体细胞转化为拟南芥根部某些部位的特化细胞的过程。
先前的研究发现短根也会激活其他转录因子,从而形成一个级联,其中每个基因调节蛋白控制根发育途径中的下一个。
研究人员已经确定了许多短根的基因目标,但不确定是什么控制短根主开关本身开始级联。
新的研究表明,答案不在于多种DNA结合蛋白。
Sparks使用称为酵母单杂交测定的技术的修改版本来鉴定超过20种可能与短根基因的启动子区域结合以控制其活性的根蛋白。
果然,具有这些DNA结合蛋白的突变形式的植物产生具有改变的短根水平的根细胞。
一些结合蛋白通过打开短根基因而其他蛋白通过关闭它来起作用。虽然大多数这些蛋白质存在于多种根细胞类型中,但研究人员发现,他们在活植物中的统计模型和实验表明,在一些细胞中激活短根主开关而不是其他细胞。
“这一切都与激活剂和抑制剂之间的平衡有关,”斯帕克斯说。“这是他们的协调效应,可以打开或关闭短根。”
斯帕克斯说,类似的机制也可以启动其他植物物种的细胞分化。如果是这样,它可以使细胞命运对植物遗传密码中的随机突变更具弹性,即使这些变化使一些基因调节蛋白质不能与其预期的DNA靶标结合。
推荐内容
-
11月19日北京疫情最新数据公布 昨日,北京无新增本土确诊病例
提醒:戴口罩。上下班 工作中要佩戴口罩,如果有发热咳嗽等症状时就医时、拥挤时、乘电梯时、乘坐公共交通工具时、进入人员密集等公共场所
-
烈火浇愁宣玑到底是谁真实身份是什么?宣玑和盛灵渊是究竟是什么
Hello,大家好!今天的你们都开心了吗?都在忙些什么呢?今天小编要和大家一起聊聊《烈火浇愁》宣玑的真实身份是什么一事。下面一起来瞧瞧吧。
-
9月2日扬州蜀冈-瘦西湖风景名胜区疫情最新数据公布 昨日扬州
提醒:疫情未结束,防范措施不可松懈。勤洗手。使用肥皂或洗手液并用流动水洗手,用一次性纸巾或干净毛巾擦手。双手接触呼吸道分泌物后(如
-
11月6日北京疫情最新数据公布 北京昨日无新增新冠肺炎确诊病例
小编在这里提醒大家,疫情期间,严格落实就医制度。如出现发热、咳嗽、胸闷气促等症状,请佩戴口罩到定点医院发热门诊就诊,不要到普通...
-
网易互娱HR徐博是谁?网易互娱hr徐博个人背景资料简介大起底
昨日晚间有消息曝出网易互娱HR发布不当言论被指不尊重女性,今早,网易互娱HR徐博作出道歉,徐博个人资料及简历也成了热搜。那么,究竟是怎么
-
6月30日广州疫苗接种最新消息公布 广州放开18岁以上疫苗接种
据最新消息显示,广州全面放开18岁以上居民新冠疫苗接种。那么,对于广州疫苗接种的这个话题,今天的你是否也在关注着?具体什么情况?下面跟
-
人类语言中涉及的基因影响小鼠的声音交流
根据发表在行为神经科学前沿杂志上的一项新研究,成年小鼠的超声声音通信受到人类言语所需的相同基因的影响。该研究的作者报告了他们对Fork
-
11月2日成都疫情数据公布 成都新增1例本土病例系外地返蓉人员
坚持非必须不出境、不去中高风险地区。有中高风险地区旅居史的人员,请配合落实14天(自离开中高风险地区之日起)的隔离医学观察。中高风险地
-
为什么现在是时候遏制新烟碱类杀虫剂的广泛使用了
美国玉米种植带玉米和大豆种植季节即将结束。当他们种植时,农民正在参与可能是美国历史上最大的杀虫剂部署之一。今年在美国种植的大部...
-
临床环境中使用针灸可减轻更年期症状
威克森林浸信会医学中心的研究人员称,针灸疗法可以将与更年期相关的潮热和盗汗数量减少多达36%。研究结果发表在6月号的更年期杂志上。Nanc