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蓝色基因调控有助于植物对光线做出正确反应

RIKEN可持续资源科学中心(CSRS)的研究人员发现了一个过程,通过这个过程,植物中的基因表达受到光的调节。该研究发表在美国国家科学院院刊上,发现蓝光触发了基因部分最终表达的转变。

蓝色基因调控有助于植物对光线做出正确反应

当新的幼苗首先从地面出来并暴露在阳光下,尤其是蓝光下时,它会经历一系列生理变化,使其生长并进行光合作用。这些变化是可能的,因为蓝光触发了某些通常在黑暗中沉默的基因的表达。CSRS团队采用了两种新的分子生物学技术与植物一起使用,以揭示这种情况如何发生。

基因表达是一个多步骤的过程。在将基因的DNA转录为RNA后,从一端到另一端读取RNA。首先读取的区域是稍后读取的区域的“上游”。如果遇到“开始”代码,则该RNA区域将被翻译成蛋白质。诀窍是单个基因可以包含一个以上的起始码,每个起始码触发RNA的不同部分的翻译。由Minami Matsui与RIKEN RNA系统生物化学实验室的Shintaro Iwasaki合作领导的CSRS团队发现,对于某些基因,使用开始代码的蓝光变化,确保主序列转化为蛋白质,然后可以工厂用于光相关过程。

“我们发现植物中的许多mRNA转录起始位点在蓝光的存在下发生变化,”Matsui解释说。“具体来说,他们从上游站点变为下游站点。”该团队发现,当使用上游启动代码时,它实际上禁止使用下游启动代码,甚至可能导致RNA的恶化。“没有光,这些mRNA就注定失败了,与光合作用或光形态发生有关的不必要的蛋白质合成被阻断了。”

起始码的变化意味着当幼苗第一次遇到光时,RNA保持稳定并且光依赖性过程可以进行适当的蛋白质合成。

虽然这项研究的目的是研究植物中基因表达的轻微变化是如何发生的,但Matsui认为,基于环境因素选择起始代码的基本调控过程对于动物研究也是广泛而且重要的。

就植物而言,了解这一过程在几个方面可能是有益的。“我们可以设法严密控制蛋白质的表达,这些蛋白质在不适当的生理条件下表达时会对植物造成伤害,”松井说。“从长远来看,我们将能够通过合成途径更有效地控制有用蛋白质和化学品的植物生产。”

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