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        植物可以對其遺傳物質(zhì)進(jìn)行重新編程
        
			
        
				2019-06-06 09:49:10
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        植物可以對其遺傳物質(zhì)進(jìn)行重新編程，以對病原體產(chǎn)生防御性反應(yīng)，這可能適用于農(nóng)業(yè)。植物抵抗病原體的復(fù)雜分子途徑中缺失的環(huán)節(jié)已經(jīng)由KAUST的Heribert Hirt領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)確定。這一發(fā)現(xiàn)突出了一種潛在的機(jī)制，可以用來“接種”作物以抵抗疾病。
        

        植物可以對其遺傳物質(zhì)進(jìn)行重新編程
        

        植物防御由編碼蛋白質(zhì)的DNA制成的基因控制。DNA被包裝成稱為染色質(zhì)的聚集體，其形狀影響基因是否可用于蛋白質(zhì)構(gòu)建。染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化是表觀遺傳的 - 可能遺傳而不改變DNA序列本身 - 并且與病原體攻擊有關(guān)。
        

        病原體產(chǎn)生稱為微生物相關(guān)分子模式(MAMPs)的小分子，植物通過二分受體蛋白識別：第一部分感知植物細(xì)胞外的MAMP并刺激細(xì)胞內(nèi)的第二部分起作用。后者是一種激酶，一種將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到靶分子上的酶(磷酸化)，其作用是有絲分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)之間MAMP觸發(fā)的磷酸化序列中的第一個(gè)。Hirt現(xiàn)在是KAUST的植物科學(xué)教授，他于1997年發(fā)現(xiàn)了這些。
        

        MAPK與表觀遺傳染色質(zhì)修飾之間的聯(lián)系一直難以捉摸，直到Hirt團(tuán)隊(duì)的新發(fā)現(xiàn)，其中包括助理教授Moussa Benhamed，幾位博士后和大學(xué)沙漠農(nóng)業(yè)倡議的碩士生。
        

        使用模式物種擬南芥(Arabidopsis thaliana)，研究人員使用細(xì)菌MAMP激活MAPK。然后，在一系列被稱為“磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)管道”的實(shí)驗(yàn)中，他們尋找磷酸化事件。他們發(fā)現(xiàn)，鏈中的最終MAPK MPK3磷酸化了一種酶，組蛋白去乙?；?HD2B)，它調(diào)節(jié)DNA壓縮成染色質(zhì)。
        

        研究小組表明，在缺乏MPK3或HD2B的突變體擬南芥中，許多基因，包括防御基因，活性都有所增加。這表明，HD2B通常會抑制基因活性。在病原體攻擊下，MPK3對HD2B的作用逆轉(zhuǎn)了這種壓制。
        

        使用熒光標(biāo)記的HD2B，該團(tuán)隊(duì)表明，MPK3磷酸化使HD2B從一個(gè)細(xì)胞位置移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞位置，從而結(jié)合不同的染色質(zhì)區(qū)域。該途徑釋放一組基因并阻斷第二組，從根本上改變細(xì)胞的分子構(gòu)成。這種表觀遺傳重編程快速且可逆，使植物能夠快速響應(yīng)不斷變化的條件并保留分子記憶，從而加快對未來病原體的反應(yīng)。根據(jù)Hirt的說法，“表觀遺傳機(jī)制是選擇的機(jī)制......所有植物都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，以應(yīng)對所有類型的MAMP和病原體。”
        

        Hirt認(rèn)為激酶觸發(fā)的染色質(zhì)重編程是一種普遍的機(jī)制，他熱衷于人為刺激這一過程的可能性。“一旦我們更好地了解誘導(dǎo)病原體記憶的機(jī)制，我們就可以誘導(dǎo)長期抗藥性，類似于人類疫苗接種，”他建議道。“我們正在進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，研究表觀遺傳學(xué)在植物壓力記憶中的作用。”
        
			

			
          
        
			
        
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