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Gli impianti dipendono da proteina FRONDOSA che permette alle celle di cambiare il loro destino

Le celle non esprimono tutti i geni che contengano continuamente. La parte di nostro genoma che codifica il colore degli occhi, per esempio, non deve essere accesa in celle di fegato. In impianti, i geni che codificano la struttura di un fiore possono essere spenti in celle che formeranno una foglia.

Questi geni non necessari sono evitati di diventare attivi dallo stivamento nella cromatina densa, un gruppo di materiale genetico strettamente imballato retinato con le proteine.

In un nuovo studio nelle comunicazioni della natura del giornale, i biologi dall'università della Pennsylvania hanno identificato una proteina che permette alle cellule vegetali di raggiungere questi geni altrimenti inaccessibili per passare fra le identità differenti.

Ha chiamato “un fattore di trascrizione pionieristico,„ la proteina FRONDOSA ottiene le parti di un appiglio in particolare del gruppo della cromatina, allentanti la struttura e reclutando altre proteine che finalmente permettono i geni ad in primo luogo sia trascritto in RNA e poi è tradotto in proteine.

I programmi che non sono necessari in una cella o un tessuto o uno stato dato efficacemente sono chiusi tramite le varie modifiche della cromatina che le rendono molto inaccessibili. La domanda siete stato sempre, come andate dal chiuso da per aprirti? Abbiamo trovato che FRONDOSO, questa proteina che già abbiamo conosciuto era importante nel riprogrammare le cellule vegetali, siamo uno di questi fattori di trascrizione pionieristici che convincono un piede nella porta, per così dire, per alterare il programma delle celle.„

Doris Wagner, studia l'autore e biologo senior, banco delle arti & scienze, università della Pennsylvania

I fattori di trascrizione pionieristici in primo luogo sono stati caratterizzati dal docente Kenneth Zaret di Penn della scuola di medicina di Perelman, di cui il proprio lavoro ha esaminato queste proteine regolarici in animali, quale nel contesto dello sviluppo del fegato.

Presto nel suo tempo a Penn, Wagner ha sentito Zaret presentare un esposto circa il suo lavoro in questa area e si è sviluppato curioso circa il ricerca dei fattori simili in impianti, dato che l'espressione genica flessibile è così critica alla loro sopravvivenza.

Effettivamente, gli impianti devono passare fra l'espressione degli insiemi interi dei geni differenti continuamente. In terreni ricchi, possono coltivare più rami per ingrandirsi, mentre in una carestia possono esprimere più geni connessi con i fiori di sviluppo, in modo da possono collocare il seme e riprodurrsi prima che soccombano.

Come le cellule vegetali determinano la loro identità ed il destino è stato un fuoco del lavoro di Wagner dall'inizio della sua carriera ed in modo da ha FRONDOSO. Durante i suoi giorni del postdoc, Wagner ha mostrato che FRONDOSO potrebbe riprogrammare le celle di root per produrre i fiori. “Che ci ha dato una buona bugna che la forza FRONDOSA ha questa attività “pionieristica„, ma abbiamo dovuto guardare più molto attentamente per provarla,„ dice.

per agire in tal modo, proteina dei colleghi e di Wagner e fili isolati in primo luogo usati di materiale genetico per indicare che FRONDOSI, sebbene non altri fattori di trascrizione, limitino ai nucleosomes, sottounità di cromatina in cui le bobine del DNA su un cluster delle proteine hanno chiamato gli istoni. Specificamente, l'associazione si è presentata al gene AP1, che è conosciuto per essere attivato da FRONDOSO per spingere gli impianti a fare i fiori.

Per confermare che questa connessione era vera in un organismo vivente, i ricercatori hanno catturato le root dell'impianto ed hanno applicato un composto che le induce a fiorire spontaneamente. Nel fiorire, hanno trovato che non solo hanno fatto forte legatura FRONDOSA a AP1 ma che la sede del legame egualmente è stata occupata da un istone. “Questo ci dice che che gli istoni ed il FRONDOSI realmente stanno occupando la stessa parte di DNA,„ Wagner dice.

Ancora, hanno indicato che la struttura della cromatina ha cominciato a aprirsi alla regione AP1 una volta FRONDOSA è stata attivata, una sfaccettatura chiave di cui i fattori di trascrizione del pioniere fanno.

Questa apertura era limitata ed in pieno l'allentamento della cromatina ha richiesto i giorni. Che cosa è accaduto rapidamente, i ricercatori trovati, erano che FRONDOSO ha spostato una proteina dell'istone del linker, creante una piccola apertura locale che egualmente ha permesso che altri fattori di trascrizione cappottassero il loro modo nel DNA.

Sebbene i fattori di trascrizione pionieristici siano stati proposti per esistere in impianti, il lavoro recente fornisce il primo supporto concreto che appoggia questa concezione per FRONDOSO. E Wagner crede che ci siano altri. “Se necessario, gli impianti possono alterare il loro intero piano delle sezioni trasversali o generare un intero impianto da un piccolo pezzo di foglia,„ dice.

“Prediciamo che collocando questo nel moto richiederà i fattori di trascrizione pionieristici. Così gli impianti possono realmente avere più di questi fattori che gli animali.„

Nel lavoro imminente, lei e nella sua speranza del gruppo ricercare più profondamente nei trattamenti che precedono e seguono questo “che apre la strada„ all'attività di FRONDOSO: Qualche cosa limita la sua attività e come fa gli altri fattori che reclute completamente disimballa i geni nascosti? “Sarebbe grande da scoprire entrambi i lati di questa equazione,„ Wagner dice.

I risultati hanno significato nell'agricoltura e nell'allevamento, dove FRONDOSO già è manipolato per incoraggiare più presto la fioritura, per esempio. E mentre più è capito circa i fattori di trascrizione pionieristici in impianti, Wagner può prevedere regolarsi di altri aspetti della crescita e dell'attività di impianto, che potrebbero essere fatti leva per aiutare i ventrigli a adattarsi alle nuove condizioni ambientali, come quelle che sono introdotte dal mutamento climatico.

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.