Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Мичуринская эпигенетика

Привой и подвой оказались способны регулировать геномы друг друга

N+1 

Привитый стебель не просто приживается на растении-«хозяине», но и активно обменивается с ним эпигенетической информацией. Масштабы этого процесса ранее сильно недооценивались. Об этом биологи из Великобритании и США рассказывают в статье, опубликованной журналом PNAS (Lewsey et al., Mobile small RNAs regulate genome-wide DNA methylation). Также об этой работе сообщает пресс-релиз Университета биологических исследований Солка: Grafted plants’ genomes can communicate with each other.

Улучшать полезные свойства растений с помощью прививки люди научились уже тысячи лет назад. Например, приживляя побег культурного растения (привой) к стеблю и корневой системе его дикой формы (подвоя), можно собирать ценные плоды первого и пользоваться высокой устойчивостью к заболеваниям и другим невзгодам окружающей среды второго растения. Однако лишь в наше время стало очевидным, что взаимодействие привоя и подводя заходит исключительно далеко – вплоть до уровня эпигенетики.

Еще несколько лет назад команде кембриджских биологов во главе с Дэвидом Боулкомбом (David Baulcombe) удалось показать, что привой мутантной линии резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), помещенный на подвой дикой формы, обменивается с ним малыми РНК (sRNA). Эти небольшие – чуть более 20 нуклеотидных оснований – молекулы участвуют в регуляции активности генома.

Они могут подавлять транскрипцию продукта с матричной РНК, а также играют важную роль в определении позиций метилирования ДНК – химической модификации, которая блокирует возможность связывания ферментов трансляции. Все эти механизмы особенно важны для поддержания «генетического иммунитета» растения: с их помощью оно может останавливать активность мобильных генетических элементов – транспозонов, засоряющих его геном. Впрочем, тем же эпигенетическим путем, то есть за счет изменения активности генов, а не их нуклеотидной последовательности, могут контролироваться и многие другие аспекты жизни организма.

В 2010 г. Боулкомб с соавторами продемонстрировали, что sRNA действительно способны передаваться между привоем и подвоем, участвуя в РНК-опосредованном метилировании ДНК. Однако масштабы этого явления оставались неизвестными, поэтому ученые продолжили работу, и в своей новой статье сообщают, что такой эпигенетический обмен происходит чрезвычайно широко и может менять активность тысяч генов растения.

На подвой одной из диких форм резуховидки авторы привили два привоя – другую дикую форму и мутантную, неспособную производить sRNA. В результате обнаружилось, что sRNA благополучно перемещаются между ними всеми. «Такая постановка позволила нам наблюдать нечто действительно уникальное: они действительно обменивались эпигенетическими эквивалентами аллелей, эпиаллелями», – говорит один из авторов, сотрудник Института биологических исследований Солка Мэтью Люси (Mathew Lewsey).


Окрашенный препарат места соединения привоя и подвоя у резуховидки Таля.
Фотография: Charles Melnyk at The Sainsbury Laboratory, Cambridge University

Впрочем, этого можно было ожидать, исходя из предыдущих результатов. Настоящим сюрпризом можно назвать масштабы такого обмена: ученые обнаружили, что метилированию под действием sRNA подвергались тысячи участков ДНК резуховидки. В подавляющем большинстве случаев, это были всё те же транспозоны. Однако для других растений роль этого механизма в эпигенетической регуляции признаков может быть намного более существенной.

Резуховидка Таля отличается сравнительно небольшим и несложным геномом, что и сделало его популярным модельным объектом в генетике и физиологии растений. Геном настоящих сельскохозяйственных видов может быть больше его в тысячи раз, и о масштабах обмена эпигенетической информацией при прививке у них остается лишь догадываться. По крайней мере, до тех пор, пока аналогичные эксперименты не будут поставлены на них. Авторы планируют такую работу уже в ближайшем будущем, и считают, что это позволит точнее и аккуратнее манипулировать работой генома полезных растений, создавая более устойчивые и урожайные сорта.



Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
25.01.2015

Читать статьи по темам:

РНК экспрессия генов эпигенетика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Мужчины передают реакцию на стресс по наследству

При стрессе у самцов мыши в сперматозоиды попадают особые микроРНК, которые при образовании зиготы блокируют работу отдельных материнских матричных РНК и таким образом влияют на формирование нервной системы плода.

читать

Большая роль малых РНК

Малые, или некодирующие, РНК не несут информации о структуре белка, однако связаны с важнейшими процессами в жизни как клетки, так и всего организма. Знания о роли малых РНК в передаче наследственной информации и в развитии раковых опухолей помогут быстрее прийти от первых модельных экспериментов к прикладным медицинским исследованиям.

читать

Успехи биологов уберегут клетки от гибели

Если мы поймем, что происходит, когда клетки лишаются кислорода и питательных веществ, можно будет выработать стратегию лечения, уменьшающую разрушительное действие инсульта.

читать

Молекулярный тест для определения биологического возраста и выявления болезни Альцгеймера

Панель из 150 молекулярных биомаркеров позволяет оценить биологический возраст человека и выявить болезнь Альцгеймера на ранних стадиях.

читать

Молчание Х-хромосом

Отключение лишней хромосомы в женских клетках зависит от сложнейшего молекулярного механизма, в котором слаженно работают регуляторные РНК и гены самой Х-хромосомы.

читать

Опухоль можно перевоспитать

Восстановление активности гена APC возвращает клетки рака толстой кишки в нормальное состояние, излечивая от болезни и предотвращая ее рецидивирование.

читать