המחקר חושף מכונות מולקולריות מוסתרים בתהליכי רנ"א

מהמפץ הגדול לחלקיק הקטן - במעבדת CERN (יוני 2019).

Anonim

מקטע מיוחד של חומצה ribonucleic (RNA) הנקרא COOLAIR חושף את המבנה הפנימי שלו ואת התפקוד שלו למדענים, ומציג דמיון בולט למכונה מולקולרית של RNA, שטחים שהובנו בעבר כמובילים למפעל החלבון של התאים (הריבוזום) לא מיומנות שנקבעו רק מחרוזות של רנ"א.

"אנחנו חושפים את האגוזים ואת הברגים של זיכרונות צמחים", אמרה קריסה Sanbonmatsu של לוס אלמוס המעבדה הלאומית, המחבר הראשי על מאמר חדש השבוע בכתב העת Cell Reports.

בחמש השנים האחרונות או כך, החומר בתא המכונה "דנ"א זבל" התברר לא להיות זבל בכלל. במקום זאת, הוא הוכיח לייצר מולקולות RNA אשר ממלאים תפקידים מרכזיים בהתפתחות האיברים בעובר, כמו גם להשפיע על סרטן, תפקוד המוח וביולוגיה של הצמח. ואזור מפתח של חיפושי מדענים כבר אפיגנטיקה של איך הצמחים יודעים מתי לפרוח.

באפיגנטיקה, הסביבה יכולה לייצר שינוי פיזיולוגי שמקבל מדור לדור; עם זאת, רצף ה- DNA של התאים מעולם לא השתנה ונשאר בדיוק אותו הדבר. הצמחים הם מערכות מודל אידיאלי, ציין סנבונאטסו, המאפשר מחקר של זיכרון epigenetic (שבו דור אחד של תאים זוכר מה קרה לדור הקודם של תאים) בהילוך איטי.

עבור מאמר זה, המוקד היה על מחרוזת RNA המכונה COOLAIR השולט על עיתוי הפריחה של צמחים באביב, בכך שהוא חש כמה זמן צמח נחשף לקור. כאשר אלה RNAs כבויים או מוסרים, צמחים פשוט לא פרח.

"פרחים עשויים להיראות קל דעת, לעומת מבנה העבודה של שאר העלים של הצמח, הגבעולים והשורשים, אבל הם למעשה מחזיקים את המפתחות כדי לשרוד עבור צמחים פורחים", אמר Sanbonmatsu.

"למעשה, הצלחת הרבייה של הצמח תלויה באופן ביקורתי על התזמון המדויק של הפריחה באביב.הגילוי שלנו, מציאת מבנים מכניים בתוך COOLAIR, הוא ראיה גדולה כי RNAs עשויים להיות יותר כמו מכונות, והם מסייעים ביישום זה של לוח שנה פנימי, "היא ציינה.

זה פריחת העיתוי מעורר תופעה מוזרה, במובן זה צמחים רק פרח לאחר מספר מסוים של ימים של להיות חשופים מזג האוויר הקר: הצמחים ביעילות זוכר כמה ימים לפני מותו של החורף פגע.

"בדיוק איך הם זוכרים בלי להחזיק מוח או מערכת העצבים המרכזית מסתורי, לאנשים רבים יש כסף על רנ"א, הדוד המולקולרי של הדנ"א", אמר סנבונצ'סו. מולקולות רנ"א ענקיות נחשבות למלא תפקיד חשוב בתהליך זה, אך איש לא ידע כיצד הן נראות או כיצד הן פועלות. שיתוף הפעולה של לוס אלמוס-בריטניה יצר את אחת המפות הראשונות של 2-D של מולקולה כזו. המולקולה, הנקראת COOLAIR, נחשבת כיום לפריט מפתח בחידה של זיכרון הצמח.

COOLAIR הוא אחד הכיתה של מולקולות הנקראות ארוך לא קידוד RNAs (lncRNA, מבוטא "קישור RNA"). אמנם הוכח כי רבים lncRNAs אלה הם קריטיים עבור תהליכים ביולוגיים חשובים, הפונקציה המדויקת שלהם לא היה ידוע. החוקרים מתחילים להבין כי lncRNAs נראה לשלוט תהליכים epigenetic שונים של צמחים ו יונקים אפיגנטיקה ופיתוח.

Coulair נראה מדכא של מדחס, עוזר לשלוט על חיישנים פנימיים כי לספר למפעל זה הזמן להפסיק להחזיק את תהליך הפריחה, כי מזג האוויר נראה כמו נוטה לפרוח הזמן. המדחף הראשון הוא חלבון הנקרא FLC (מוקף לוקוס C). זה מדכא מכבה פורחים בסתיו ובחורף. COOLAIR, בתורו, מדכא FLC, המאפשר פורח יתקיים אבל רק לאחר 4-6 שבועות של חשיפה לטמפרטורות קרות.

"עבודה זו מוסיפה את הדיון על משמעות תפקודית של תמלילי קידוד שאינם נשמרים ברמת הרצף, זה מה שהניע את העבודה", אמרה קרוליין דין ממרכז ג'ון אינס, בריטניה.

"בתחילה מצאנו COOLAIR בחיפוש לא משוחדת עבור גורמים המושרה על ידי קור. לאחר מכן השתמשנו גישות שונות גנטי transgene כדי להדגים את הפונקציונליות שלהם מנגנון השתקה epigenetic אשר מעביר FLC כבוי במהלך חשיפה ממושכת קר", היא ציינה.

הפרויקט COOLAIR הוא שיתוף פעולה עם דיקן צמחים epigenetics צמח צוות של מרכז ג'ון אינס, בריטניה. צוות לוס אלמוס פיתח את COOLAIR המבנים וצוות של דין, כולל הסופרת הראשונה אמילי הוקס, ביצע מוטציות על צמחים חיים כדי לסייע לאמת את המבנים.

"הצעד הראשון הוא למצוא את מבנה 2-D שלהם, הנחת העיצובים הארכיטקטוניים של מבנה תלת מימדי מלא.אז זה מה צוות לוס אלמוס", אמר Sanbonmatsu. "באמצעות אסטרטגיות ביוכימיות שהשאלו משדה הריבוזום, חקרנו את המבנים הדו-ממדיים של רנ"א ומצאנו שהם היו עמוסים במבנים מורכבים מאוד, שלא כמו הריבוזום".

"מכיוון שבמשך למעלה מעשור עבדנו על הריבוזום (המכונה המולקולרית שקוראת מידע גנטי), ידענו בדיוק מה לעשות עם RNA ענקיים", אמר סנבונצ'סו.

menu
menu