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结合开关一种蛋白质可以控制植物的开花

2019-04-02 09:48:00 • 来源：

当植物向夏日的阳光延伸时，它们正朝着生命中最重要的决定之一前进 - 何时开花。太早了，他们可能会错过重要的传粉媒介。太晚了，早霜可能会破坏它们正在发育的种子。

结合开关一种蛋白质可以控制植物的开花

依靠庄稼在恰当时间开花的农民只能坐下来担心。这取决于植物。

什么时候开花的决定最终是由必须停止发出叶子才能开始生花的细胞决定的。科学家们通常认为这些关于细胞命运的关键决定是由一组调节蛋白质之间的平衡所控制的，这些调节蛋白质可以促使细胞向一个命运运转，而其他蛋白质可以阻止细胞运动。当制动器以正确的提示释放时，细胞以叶子或花的形式向着它的命运前进。

但是8月6日在威斯康星大学麦迪逊分校生物学家发表的“自然遗传学”杂志上发表的一项新研究发现了一种以前未知的控制细胞决定的机制，它结合了单一蛋白质的开关。遗传学和威斯康星研究所发现研究员薛学华和她的实验室的教授发现，蛋白质EBS可以结合组蛋白上的两种不同的化学修饰，即DNA包裹的蛋白质，促进或阻止植物向开花过渡。

由于EBS的基本构建模块遍布植物和动物，因此这种调节关于发育和组织生成的关键决策的风格可能很普遍。研究人员表示，将一种蛋白质的发育开关连接在一起，为改善作物提供了机会，也可以帮助科学家研究癌症等疾病。

每个生物体都以单个细胞开始，这意味着细胞必须能够表达花和叶基因，尽管不能同时表达。这些年轻的细胞尚未决定他们的命运。

“这就像是一年级的新生。他们还没有申报专业，”钟说。“那么你如何保持这种未决状态?一种方式是我们称之为表观遗传学的方法。”

表观遗传调控使用DNA上的化学装饰来帮助控制哪些基因是活跃的以及哪些基因被关闭。调节蛋白可以结合激活或抑制化学标记，以促进或限制哪些基因被打开，进而控制细胞可能变成什么类型​​的组织，或生物体如何改变其生长。

通常，基因活化由一种蛋白质控制，而另一种蛋白质将抑制基因的表达。但钟的实验室发现EBS与众不同。

“这一种蛋白质具有可以读取激活和抑制标记的区域，然后可以打开或关闭，”负责这项工作的钟实验科学家钱水明说。

“有些蛋白质可以同时结合多种修饰，但我们从未见过能够同时结合抑制活性和活性标记的蛋白质，”钟实验室的研究生Ray Scheid补充道，他为这项研究做出了贡献。 。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员还与中国科学院的科学家合作研究了EBS的结构。

植物科学家早就知道，如果没有EBS，植物就会开花。研究小组发现，如果它们破坏EBS结合表观遗传修饰的能力 - 抑制或激活标记 - 开花仍然早期发生，表明开关之间的平衡对于EBS完全起作用是至关重要的。

钟的实验室还表明，当它开花的时候，EBS会改变它的形状，这使它更能强烈地附着在激活的修饰上。从“关闭”到“开启”的变化让EBS开启了一系列将开花计划付诸行动的基因。

钟说，在一种蛋白质中加入一个开关，可以灵活地做出关于细胞命运和发育​​的关键决定。研究团队还看到了研究的机会，有一天，应用程序基于影响细胞如何通过控制一种蛋白质来决定成为什么。

钟的一个应用是基于EBS已经擅长控制开花的东西。

“在威斯康星州，我们的生长季节很短，”钟说。“如果我们能够减少植物的生命周期并提前完成这个季节，那对许多作物来说可能非常重要。”

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