研究人員研究小RNA在細(xì)胞間通訊中的作用

當(dāng)多細(xì)胞生物發(fā)育時，每個細(xì)胞需要知道其相對于所有其他細(xì)胞的位置。這意味著細(xì)胞需要在它們之間進(jìn)行通信以產(chǎn)生不同組織和細(xì)胞類型產(chǎn)生的模式。在動物的情況下，我們知道驅(qū)動這些圖案化過程的信號和機(jī)制。與植物不同，因為多細(xì)胞植物獨(dú)立于多細(xì)胞動物而進(jìn)化。蒂賓根植物分子生物學(xué)中心的Marja Timmermans教授與紐約冷泉港實驗室的同事合作，發(fā)現(xiàn)植物圖案化過程中的細(xì)胞通訊是通過獨(dú)特而復(fù)雜的機(jī)制進(jìn)行的。植物使用“小RNA”作為移動信號。先前已知小RNA在抗草食動物或疾病病原體的防御機(jī)制中的作用，但正如新的研究表明，葉中的細(xì)胞在空間和時間上具有正確的同一性。這項研究的結(jié)果發(fā)表在最新一期的Developmental Cell上。

“對生物體模式形成的研究在蒂賓根有著豐富的歷史，”Marja Timmermans指出。在七十年代早期，當(dāng)時在馬克斯普朗克病毒研究所的Hans Meinhardt教授和Alfred Gierer教授制定了關(guān)于模式在細(xì)胞群中如何產(chǎn)生的基本原則，以及Max Planck研究所所長ChristianeNüsslein-Volhard教授對于發(fā)育生物學(xué)，她因其1995年果蠅果蠅圖案遺傳控制工作而獲得諾貝爾獎。

多細(xì)胞動物中的通信和圖案化經(jīng)常通過使用濃度梯度的移動信號發(fā)生。根據(jù)濃度，通常在閾值上，細(xì)胞專注于各種任務(wù)。這種機(jī)制現(xiàn)在也顯示在植物中，盡管它們使用其他信號化學(xué)物質(zhì)。與動物細(xì)胞不同，植物細(xì)胞可以通過等離子橋連接，允許調(diào)節(jié)因子在整個系統(tǒng)中移動并有助于圖案化。

Marja Timmermans和她的同事們提供了線索，表明小RNA可能參與植物細(xì)胞的形成。小RNA是短分子鏈，完美匹配DNA或RNA中遺傳信息的某些調(diào)控部分。他們能夠?qū)⒆约焊街谀抢?，從而防止那些特定的基因被閱讀。小RNA可以微調(diào)蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的發(fā)育過程。

傳遞定位信息的高性能機(jī)制

研究人員使用模型植物進(jìn)行遺傳學(xué)，擬南芥或搖滾，研究了小RNA在新葉的定位和發(fā)育中所起的作用。通過引入人工小RNA，他們改變了這些配位元素的濃度，并觀察了生長葉片中細(xì)胞的反應(yīng)。“令人驚訝的是，小RNA能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的模式，”Timmermans說。與動物中的移動信號化學(xué)物質(zhì)一樣，小RNA形成濃度梯度。“與傳統(tǒng)的發(fā)育信號不同，小RNA以高度特異的方式運(yùn)作，它們可以直接干預(yù)基因活動。”

因此，小RNA可以根據(jù)其位置調(diào)節(jié)某些基因的活性 - 沒有來自該過程中其他組分的反饋。“移動小RNA提供了傳遞定位信息的高性能機(jī)制。他們可以開發(fā)出精確的開發(fā)模式，”Timmermans總結(jié)道。

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