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研究人员研究小RNA在细胞间通讯中的作用

当多细胞生物发育时,每个细胞需要知道其相对于所有其他细胞的位置。这意味着细胞需要在它们之间进行通信以产生不同组织和细胞类型产生的模式。在动物的情况下,我们知道驱动这些图案化过程的信号和机制。

研究人员研究小RNA在细胞间通讯中的作用

与植物不同,因为多细胞植物的进化独立于多细胞动物。蒂宾根植物分子生物学中心的Marja Timmermans教授与纽约冷泉港实验室的同事合作,发现植物图案化过程中的细胞通讯是通过独特而复杂的机制进行的。植物使用“小RNA”作为移动信号。先前已知小RNA在抗草食动物或疾病病原体的防御机制中的作用,但正如新的研究表明,叶中的细胞在空间和时间上具有正确的同一性。这项研究的结果发表在最新一期的Developmental Cell上。

“对生物体中模式形成的研究在蒂宾根有着丰富的历史,”Marja Timmermans指出。在七十年代早期,当时在马克斯普朗克病毒研究所的Hans Meinhardt和Alfred Gierer教授制定了关于模式在细胞群中如何产生的基本原则,以及Max Planck研究所所长ChristianeNüsslein-Volhard教授对于发育生物学,她因其1995年果蝇果蝇图案遗传控制工作而获得诺贝尔奖。

多细胞动物中的通信和图案化经常通过使用浓度梯度的移动信号发生。根据浓度,通常在阈值上,细胞专门从事各种任务。现在,这种机制也发生在植物中,尽管它们使用其他信号化学物质。与动物细胞不同,植物细胞可以通过等离子桥连接,允许调节因子在整个系统中移动并有助于图案化。

Marja Timmermans和她的同事们提供了线索,表明小RNA可能参与植物细胞的形成。小RNA是短分子链,完美匹配DNA或RNA中遗传信息的某些调控部分。他们能够将自己附着在那里,从而防止那些特定的基因被阅读。小RNA可以微调蛋白质的产生,从而调节细胞的发育过程。

传递定位信息的高性能机制

研究人员利用遗传学,拟南芥或摇滚的模型植物研究了小RNA在新叶的定位和发育中所起的作用。通过引入人工小RNA,他们改变了这些配位元素的浓度,并观察了生长叶片中细胞的反应。“令人惊讶的是,小RNA能够产生稳定的模式,”Timmermans说。与动物中的移动信号化学物质一样,小RNA形成浓度梯度。“与传统的发育信号不同,小RNA以高度特异的方式运作,它们可以直接干预基因活动。”

因此,小RNA可以根据其位置调节某些基因的活性 - 没有来自该过程中其他组分的反馈。“移动小RNA提供了传递定位信息的高性能机制。他们可以开发出精确的开发模式,”Timmermans总结道。

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