Nature Plants: У флоры есть запасной план на случай генетического сбоя

Уход за садом — это тяжёлый труд. Представьте себе, что каждое растение в саду запускает сложные генетические процессы, чтобы передать свои гены будущим поколениям. Эти процессы включают в себя миллиарды движущихся частей.

Даже небольшое нарушение может привести к серьёзным последствиям. Поэтому растениям полезно иметь запасной план.

Профессор Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) и исследователь HHMI Роб Мартиенссен объясняет:

Чтобы хромосомы были точно разделены при каждом делении клетки, у каждой хромосомы есть центромера. У растений центромеры управляют разделением хромосом с помощью молекулы под названием DDM1.

Мартиенссен открыл DDM1 в 1993 году. Недавно он воссоединился с Тецудзи Какутани, чтобы изучить вопрос, над которым они работали 30 лет.

При потере DDM1 у людей возникает тяжёлое генетическое заболевание — синдром ICF. Но почему при этом не страдает арабидопсис?

Мы хотели понять, почему у дрожжей и растений функция центромеры контролируется по-разному. Через 10 лет мы выяснили, что у дрожжей это происходит с помощью RNAi, а у растений — с помощью DDM1 и RNAi.

Мы выделили эти две РНК в арабидопсисе, и растения выглядели ужасно. Оказалось, что за дефекты отвечает транспозон в хромосоме 5. Транспозоны перемещаются по геному и включают или выключают гены. У арабидопсиса они запускают DDM1 или RNAi для разделения центромер. Но когда DDM1 и RNAi отсутствуют, этот процесс нарушается.

Мартиенссен рассказывает:

Мы нашли лишь несколько копий этого транспозона в других местах генома. Но мы обнаружили его в центромеру хромосомы 5. Это может быть то, что мы искали».

Мартиенссен и ведущий автор исследования Ацуси Шимада создали молекулы, которые нацелены на транспозоны — короткие шпилечные РНК.

Эти малые РНК компенсируют потерю DDM1. Они распознают каждую копию транспозона в центромере и восстанавливают её функцию. Благодаря этому растения снова становятся плодовитыми и производят семена. Они выглядят гораздо лучше, — объясняет Мартиенссен.

Неравномерное деление центромер у людей связано с такими заболеваниями, как ИБС и раннее развитие рака. Мартиенссен надеется, что работа его команды поможет найти более эффективные методы лечения этих и других заболеваний.

Результаты опубликованы в издании Nature Plants.

Источник фото: https://www.inaturalist.org/observations/218823407

03.10.2024