宝典彩图

苔藓蛋白可纠正其他植物的遗传缺陷

发布日期:2020-07-04 14:41   来源:未知   阅读:

  几乎所有的陆地植物都雇用了一支由分子编辑人员组成的队伍,他们可以纠正其遗传信息中的错误。波恩大学的研究人员现在与来自汉诺威,乌尔姆和京都(日本)的同事一起,将其中的一种校对员从苔藓藓(Physcomitrium patens)(以前称为Physcomitrella patens)转移到了开花植物中。出人意料的是,它像在苔藓中一样可靠地执行工作。该策略可能适合于更详细地研究植物能量代谢的某些功能。这对于开发更高效的作物可能也很有价值。该研究将发表在《植物细胞》杂志上。

  植物与动物的不同之处在于它们具有光合作用的能力。他们在专门的“微型器官”(生物学家谈论细胞器)中,即叶绿体中做到这一点。叶绿体在阳光的帮助下产生糖分,而糖分又被用于其他细胞器线粒体中以产生能量。

  叶绿体和线粒体都有自己的遗传物质。而且在这两个基因组中都包含很多错误。“至少几乎所有陆地植物都是这种情况,” MareikeSchallenberg-Rdinger博士解释说。该研究人员是波恩大学分子进化学系一个初级研究小组的负责人,由Volker Knoop教授领导。“他们必须纠正这些错误,以便其电源不会崩溃。”

  实际上,陆地植物却以非常复杂的方式做同样的事情:它们不能纠正基因组本身的错误。相反,他们纠正了细胞根据这些DNA蓝图生成的RNA拷贝,然后将其用于产生某些酶。因此,它无需纠正原件,而只能消除随后副本中的不准确之处。

  分子校对者,即所谓的PPR蛋白,对此负责。他们中的大多数都是专家,专门研究细胞全天候产生的许多基因拷贝中的一个特定错误。当在进化过程中,某个化学组成的DNA组成部分(如果您愿意,一个字母代表遗传蓝图)被另一个替换时,就会发生这些错误。当PPR蛋白找到这种互换时,它们会将RNA副本中的错误字母(构建基胞苷,缩写为C)转换为正确的形式(尿苷,缩写为U)。

  “我们现在已经从苔藓Physcomitrium藓采取了基因的PPR蛋白质和转移成一个开花植物,在拟南芥拟南芥,” Schallenberg先生-Rdinger解释。“然后蛋白质识别并纠正了在苔藓中同样造成的错误。” 这是惊人的,因为在Physcomitrium和拟南芥之间有超过4亿年的进化历史。因此,PPR蛋白的结构也可能有很大差异。

  例如,拟南芥中含有可以识别错误的PPR蛋白,但仍然需要单独的“白化”酶来纠正错误。相比之下,苔藓Physcomitrium的PPR蛋白同时执行两项任务。该研究的主要作者,博士生巴斯蒂安奥尔登科特(Bastian Oldenkott)解释说:“在这些情况下,从苔藓向拟南芥的转变是有效的,但是拟南芥的基因在苔藓中仍然没有活性。” 澳洲坚果在进化中出现的时间比拟南芥早一些。其正在研究的PPR蛋白更类似于Physcomitrium。一旦被引入苔藓,它就可以在那里毫无问题地进行服务。

  该研究可能为修饰叶绿体和线粒体遗传物质开辟新途径。Schallenberg-Rdinger强调说:“特别是对于植物线粒体,这根本不可能。” 例如,使用特殊的“设计器” PPR基因,一个人可能会特异地使某些基因组转录本不可用,并测试其对植物的影响。从中期来看,这可能还会为育种特别是高产,高性能品种带来新的发现。首先,研究人员希望深入了解基因在叶绿体和线粒体功能中的复杂相互作用。

  汉诺威大学合著者Hans-Peter Braun教授和Jennifer Senkler博士共同进行的研究证明,这种方法实际上是可行的。他们能够澄清的PPR 蛋白从苔藓是需要:如果缺少,工厂不再能够正确地组装机械在线粒体中所谓的呼吸链,它是用来产生能量。芥菜的工作是与Matthias Burger(乌尔姆大学)和Mizuki Takenaka教授(京都大学)合作完成的,这是成功进行国际合作的典范。

Power by DedeCms