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研究发现植物具有控制基因表达的独特锁定

普渡大学的科学家已经发现了一些证据,即植物用来保持基因关闭的抑制结构是建立在潜在的自毁开关之上的。这些发现提供了对控制基因表达以改变植物特征的方法的见解。

研究发现植物具有控制基因表达的独特锁定

普渡大学生物化学系副教授兼副主任Joe Ogas领导了这项研究,其中包括普渡大学,上海植物应激生物学中心和埃默里大学的科学家。他们的研究结果发表在植物细胞杂志上。

许多实验室之前已经证明,植物可以通过在染色质上放置表观遗传标记来创造抑制状态,染色质是用于创建染色体的材料。意图转录或打开基因的蛋白质忽略那些具有表观遗传标记的基因。

研究人员发现,作为染色质构建模块的组蛋白蛋白的变体存在于染色质中,具有这种抑制性表观遗传标记。大约90%的表观遗传标记(称为H3K27me3)存在于植物中,H2A组蛋白已被称为H2A.Z的变体替代。

“组蛋白变异和表观遗传标记都是锁定基因关闭的组成部分。然而,包含H2A.Z很有意思,因为植物可能更容易炸掉锁定,”Ogas说。“这不是我们通常在动物身上看到的东西。我们的数据表明,这种组合在植物中很普遍,可能有助于基因更具活力的表达状态,有可能实现快速变化。”

其他蛋白质可识别H2A.Z组蛋白并改变含有该变体的染色质的性质。Ogas说,基本上从H3K27me3下取出腿,去除标记并允许基因转录。

“这不是基因打开或关闭的唯一方式,但理解H2A.Z和H3K27me3之间的这种关系可能会揭示许多对植物发育很重要的基因的抑制机制,”Ogas说,他的工作在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)上进行。

这些发现对于想要在植物中操纵基因表达的植物科学家和育种者来说非常重要。例如,大豆中的油仅在种子中产生,但可能需要除去表观遗传标记以允许在植物的其他部分或其他类型的植物中产生油。

“在这种类型的染色质中加入H2A.Z可能有助于观察植物的发育灵活性,”Ogas说。“如果你打算建立一个稳定的表达状态,它就建议你需要考虑约束。”

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