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Les centrales dépendent de la protéine FEUILLUE qui permet à des cellules de changer leur destin

Les cellules n'expriment pas tous les gènes qu'elles contiennent tout le temps. La partie de notre génome qui code la couleur d'oeil, par exemple, n'a pas besoin d'être allumée en cellules de foie. Aux centrales, des gènes codant la structure d'une fleur peuvent être arrêtés en cellules qui formeront une lame.

Ces gènes inutiles sont maintenus de devenir actifs en étant arrimé en chromatine dense, un paquet de matériel génétique fortement bourré lacé avec des protéines.

Dans une étude neuve dans les transmissions de nature de tourillon, les biologistes de l'Université de Pennsylvanie ont recensé une protéine qui permet à des cellules de centrale d'atteindre ces derniers les gènes autrement inaccessibles afin de commuter entre différentes identités.

Appelé « un facteur pionnier de transcription, » la protéine FEUILLUE obtient des parties d'un équilibre en particulier du paquet de chromatine, débloquant la structure et en recrutant d'autres protéines qui permettent éventuellement des gènes à d'abord soyez transcrit en ARN et puis traduit en protéines.

Les programmes qui ne sont pas nécessaires dans une cellule ou un tissu ou un état donné sont effectivement coupés par les modifications variées de chromatine qui les rendent très inaccessibles. La question a-t-vous toujours été, comment allez-vous de fermer pour s'ouvrir ? Nous avons trouvé qui FEUILLU, cette protéine que nous avons déjà connue était importante en reprogrammant des cellules de centrale, est l'un de ces derniers les facteurs de transcription de pionnier qui obtiennent un pied dans la trappe, pour ainsi dire, pour modifier le programme des cellules. »

Doris Wagner, auteur et biologiste supérieur d'étude, école des arts et sciences, Université de Pennsylvanie

Des facteurs pionniers de transcription ont été caractérisés la première fois par le membre de la faculté Kenneth Zaret de Penn de l'École de Médecine de Perelman, dont le propre travail a examiné ces protéines de réglementation chez les animaux, comme dans le cadre du développement de foie.

Tôt dans son temps chez Penn, Wagner a entendu Zaret présenter un exposé au sujet de son travail dans cet endroit et s'est développé curieux au sujet de rechercher les facteurs assimilés aux centrales, données qui l'expression du gène flexible est si critique à leur survie.

En effet, les centrales doivent commuter entre exprimer les ensembles entiers de différents gènes tout le temps. Dans les saletés riches, elles peuvent élever plus de succursales pour devenir plus grandes, alors qu'en période de sécheresse elles peuvent exprimer plus de gènes liés aux fleurs se développantes, ainsi elles peuvent régler la graine et se reproduire avant qu'elles succombent.

Comment les cellules de centrale déterminent leur identité et le destin a été un centre du travail de Wagner depuis le début de sa carrière, et ainsi a FEUILLU. Pendant ses jours de postdoc, Wagner a montré que FEUILLU pourrait reprogrammer des cellules de fond pour produire des fleurs. « Qui nous a donné un bon indice que la force FEUILLUE ont cette activité « pionnière », mais nous avons dû examiner plus attentivement pour la prouver, » il dit.

Pour faire ainsi, protéine de Wagner et de collègues et boucles d'isolement d'abord utilisées du matériel génétique pour prouver que FEUILLUS, bien que de pas autres facteurs de transcription, bondissent aux nucleosomes, sous-unités de chromatine où boisseaux d'ADN sur un boîtier des histones appelées de protéines. Particulièrement, le grippement s'est produit au gène AP1, qui est connu pour être activé par FEUILLU pour inciter des centrales à effectuer des fleurs.

Pour confirmer que ce lien était vrai à un organisme vivant, les chercheurs ont pris des fonds de centrale et ont appliqué un composé qui les fait fleurir spontanément. En fleurissant, ils ont trouvé qui non seulement grippage FEUILLU fortement à AP1 mais qui l'accepteur a été également occupé par une histone. « Ceci nous indique que que les histones et les FEUILLUS occupent réellement la même partie d'ADN, » Wagner dit.

En outre, elles ont prouvé que la structure de la chromatine a commencé à s'ouvrir à la région AP1 si FEUILLUE a été activée, une facette principale de ce que les facteurs de transcription de pionnier font.

Cette ouverture était limitée, et se desserrer complètement de la chromatine a pris des jours. Ce qui s'est produit rapidement, les chercheurs trouvés, étaient que FEUILLU a déplacé une protéine d'histone de lieur, produisant une petite ouverture locale qui a également permis l'autre transcription factorise pour flairer leur voie dans l'ADN.

Bien que la transcription pionnière factorise ait été proposée pour exister aux centrales, les travaux récents fournisse le premier support concret desserrant cette conception pour FEUILLU. Et Wagner croit qu'il y a d'autres. « S'il y a lieu, les centrales peuvent modifier leur régime de corps entier ou produire d'une centrale entière d'une petite pièce de lame, » il dit.

« Nous prévoyons que réglant cet en mouvement exigera des facteurs pionniers de transcription. Ainsi les centrales peuvent réellement avoir plus de ces facteurs que des animaux. »

Dans le travail prochain, lui et son espoir d'équipe de fouiller plus profondément dans les procédés qui précèdent et suivent ceci « qui fraye un chemin » l'activité de FEUILLU : Est-ce que quelque chose limite son activité, et comment font les autres facteurs qu'elle des recrues éclate entièrement les gènes cachés-loin ? « Il serait grand de découvrir les deux côtés de cette équation, » Wagner indique.

Les découvertes ont la signification en agriculture et reproduction, où FEUILLU est déjà manipulées pour encourager plus tôt la floraison, par exemple. Et pendant que plus est compris au sujet des facteurs pionniers de transcription aux centrales, Wagner peut envisager un réglage fin d'autres aspects de la croissance et de l'activité de plantes, qui pourraient être accrus pour aider des collectes à s'adapter aux conditions environnementales neuves, de ce type déclenché par le changement climatique.

Source:
Journal reference:

Jin, R., et al. (2021) LEAFY is a pioneer transcription factor and licenses cell reprogramming to floral fate. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-20883-w.