Kaip lytinės ląstelės gauna tinkamą genetinį mišinį

Arabidopsis Meiotinė ląstelė

Meiotinė Arabidopsis ląstelė, naudojant didelės skiriamosios gebos mikroskopiją, rodanti DNR mėlynai ir baltymus HEI10 raudonai, ZYP1 žaliai ir ASY1 geltonai. Kreditas: Johno Inneso centras

Naujas atradimas paaiškina, kas lemia lytinių ląstelių, tokių kaip žiedadulkės ir kiaušiniai augaluose, ar žmonių spermoje ir kiaušiniuose, genetinių mainų skaičių ir padėtį.

Kai lytines ląsteles gamina specialus ląstelių dalijimasis, vadinamas mejoze, chromosomos keičiasi didelėmis DNR dalimis. Tai užtikrina, kad kiekviena nauja ląstelė turi unikalią genetinę struktūrą, ir paaiškina, kodėl, išskyrus identiškus dvynukus, du broliai ir seserys niekada nėra visiškai identiški genetiškai. Šie DNR mainai arba kryžiai yra būtini genetinei įvairovei sukurti, evoliucijos varomoji jėga ir jos dažnis bei padėtis palei chromosomas yra griežtai kontroliuojami.

Tyrimo bendraautorius dr. Chrisas Morganas paaiškina šio reiškinio reikšmę: „Kryžminis padėtis turi svarbių pasekmių evoliucijai, vaisingumui ir selektyviam veisimui. Suprasdami kryžiaus padėties nustatymo mechanizmus, mes greičiausiai atrasime metodus, kaip pakeisti kryžiaus padėtį, kad pagerintume dabartines augalų ir gyvūnų veisimo technologijas. “

Nepaisant daugiau nei šimtmetį trukusių tyrimų, ląstelių mechanizmas, nustatantis, kur ir kiek sankryžų atsiranda, iš esmės liko paslaptis, paslaptis, kuri sužavėjo ir nuvylė daugelį pirmaujančių mokslininkų. Frazė „kryžminė intervencija“ buvo sukurta 1915 m. Ir apibūdina pastebėjimą, kad kai sankirta vyksta vienoje chromosomos vietoje, tai trukdo susikirtimui aplinkoje.

Naudodamasi pirmaujančiu matematinio modeliavimo ir „3D-SIM“ itin didelės skiriamosios gebos mikroskopijos deriniu, John Innes centro tyrėjų komanda išsprendė šią seną paslaptį, nustatydama mechanizmą, kuris užtikrina kryžminių skaičių ir pozicijų „teisingumą“.: Ne per daug, ne per mažai ir ne per arti vienas kito.

Komanda ištyrė baltymo, vadinamo HEI10, elgesį, kuris atlieka svarbų vaidmenį susiejant mejozę. Didelės skiriamosios gebos mikroskopija atskleidė, kad HEI10 sugrupuoja baltymus išilgai chromosomų ir iš pradžių sudaro labai mažas grupes. Tačiau laikui bėgant HEI10 baltymai susikaupia tik keliose daug didesnėse grupėse, kurios, pasiekusios kritinę masę, gali sukelti kryžminį ryšį.

Tada šie matavimai buvo lyginami su matematiniu modeliu, imituojančiu šį grupavimą, remiantis HEI10 molekulių pasiskirstymu ir paprastomis jų grupavimo taisyklėmis. Matematinis modelis sugebėjo paaiškinti ir numatyti daugybę eksperimentinių stebėjimų, įskaitant tai, kad kryžminis dažnis gali būti patikimai pakeistas tiesiog pakeitus HEI10 kiekį.

Bendraautorius dr. Johnas Fozardas paaiškina: „Mūsų tyrimas rodo, kad Arabidopsis reprodukcinių ląstelių super skiriamosios gebos vaizdų duomenys atitinka matematinį„ difuzijos sukeltą šiurkštų “kryžminio formavimo Arabidopsis modelį. Modelis padeda mums suprasti kryžių išilgai meiotinių chromosomų modelį. “

Darbas grindžiamas Johno Inneso centro palikimu naudoti augalus kaip pavyzdinius organizmus, siekiant ištirti išsaugotus ir pagrindinius genetikos aspektus. Tą patį procesą 1930 -aisiais taip pat studijavo JIC absolventai JBS Haldane ir Cyril Darlington. Šis modelis taip pat palaiko kito garsaus JIC absolvento Robino Holliday prognozes, pateiktas aštuntajame dešimtmetyje.

Atitinkamas autorius, profesorius Martin Howard, priduria: „Šis darbas yra geras tarpdisciplininių tyrimų pavyzdys, kai norint atskleisti mechanizmo esmę reikėjo pirmaujančių eksperimentų ir matematinio modeliavimo. Įdomus ateities būdas bus nustatyti, ar mūsų modelis gali sėkmingai paaiškinti kryžminimo modelį kituose įvairiuose organizmuose.

Šis tyrimas bus ypač vertingas grūdinėms kultūroms, pvz., Kviečiams, kurių kryžiai dažniausiai apsiriboja tam tikrais chromosomų regionais, todėl augalų augintojams nebus prieinamas visas šių augalų genetinis potencialas.

Nuoroda: „Difuzijos sukeltas šiurkštus HEI10 susidarymas gali paaiškinti meiotinę kryžminio padėtis Arabidopsis“ 2021 m. Rugpjūčio 3 d. Bendravimas gamtoje.
DOI: 10.1038 / s4167-021-24827

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasukite 3D ritmą Marse ir ištirkite NASA ištvermę

NASA „Mars Perseverance“ roveris rodomas jo stotelėje prie Jezero kraterio, tokiu būdu peržiūrėjus iš „Naršykite ištvermingai“ 3D žiniatinklyje. Šis interaktyvus žiniatinklio įrankis turi...

Prieš 400 000 metų senovės žmonės išsaugotus dramblius pavertė nuostabiais kaulų instrumentais

Kaulų įrankiai buvo iškasti iš Castel di Guido Italijoje. Kreditas: Villa ir kt. 2021 PLOS TASI Senovės žmonės galėjo padaryti nuostabių dalykų su...

Šimtai erelio ruonių, apvyniotų meškerėmis ir tinklais, kasmet sukelia siaubingus sužalojimus ir skaudžias mirtis.

Žvejybos tinklai ir tinklai daro didelę įtaką kailių ruoniams (Arctocephalus pusillus), labiausiai paplitę jūrų žinduoliai, buvo pastebėti Pietų Afrikos ir Namibijos pakrantėse, kur jie...

FDP balsavo 16: 2 ir atmetė Piper vakcinos „oster A“ vakcinos platinimą plačiajai visuomenei.

Šiuo metu nėra trečiosios Kovid-19 vakcinos. Pirmaujanti Maisto ir vaistų administracijos (FDA) mokslinė patariamoji taryba balsavo už tai, kad plačiajai visuomenei būtų atsisakyta suteikti „Pfizer“...

Elon Musk Tesla Bot kelia rimtą susirūpinimą

„Tesla“ kitais metais ketina pristatyti humanoidinio roboto prototipą. Paskola: Tesla Elonas Muskas paskelbė apie humanoidinį robotą, skirtą padėti šioms pasikartojančioms, varginančioms užduotims, kurių žmonės...

Newsletter

Subscribe to stay updated.