Arabidopsis thaliana — это вид, выращиваемый по всему миру для генетических исследований, и он был первым растением, у которого секвенировали полный набор хромосом (его геном).
Первоначальная последовательность генома, опубликованная в 2000 году, имела многочисленные пробелы, но технологические усовершенствования, произошедшие с тех пор, закрыли пробелы один за другим, пока не осталось только два: большие неопределенные области на хромосомах 2 и 4, где, кодирующие рибосомальные РНК, повторяются в сотнях копий генов.
Эти кластеры генов рибосомальной РНК, известные как области ядрышкового организатора (NOR), не просто сложно определить у Arabidopsis; пробелы остаются в ЯОРах в последовательностях генома почти всех эукариот (организмов, клетки которых имеют ядро), включая человека. Это загнало в тупик исследования ЯОР и генов внутри них, которые кодируют РНК рибосом — белково-синтезирующих машин всех живых клеток.
Гены рибосомальной РНК регулируются способами, которые до конца не изучены. Например, известно, что они находятся под эпигенетическим контролем, а это означает, что их можно включать и выключать способом, не зависящим от их последовательности, но неясно, как. Неправильная регуляция генов встречается при многих видах рака.
В результате понимание регуляции генов рибосомальной РНК уже давно находится в фокусе финансирования биомедицинских исследований, которые включают исследования на растениях, дрожжах, дрозофилах< a i=2>, мыши и другие модельные организмы.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, сообщает о полных последовательностях двух NOR Arabidopsis и о том, насколько активны и молчат гены рибосомальной РНК. распространены по территории НОР. Статья была написана постдокторантами Даленом Фульцем, Анастасией МакКинли и Рамией Энганти в лаборатории Крейга С. Пикаарда, исследователя Медицинского института Говарда Хьюза и заслуженного профессора, и профессора Карлоса О. Миллера на кафедре биологии и биологии. Молекулярная и клеточная биохимия в Университете Индианы в Блумингтоне (IUB). Предыдущие исследования лаборатории показали, что активные и молчащие подтипы генов рибосомальной РНК сосуществуют, но связаны с разными NOR, согласно генетическим тестам.
Новое исследование выявило более 70 различных подтипов генов, основанных на тонких различиях, которые расположены либо в NOR2, либо в NOR4, но не в обоих случаях. Зная физическое положение всех этих подтипов, авторы провели тесты, чтобы определить, включен ли каждый подтип для создания рибосомальной РНК или выключен. Они также проверили, что происходит с генетическими мутантами, которые не могут заставить замолчать свои гены рибосомальной РНК.
Они обнаружили, что один NOR почти полностью подавлен у растущих растений, тогда как другой NOR отвечает почти за всю активность гена рибосомальной РНК, но только в его центральной области. Было обнаружено, что области высокой активности генов коррелируют с областями, где химическая модификация ДНК (путем добавления одиночных углеродных метильных групп) низкая и где соседние гены, как правило, относятся к одному и тому же подтипу.
Результаты дают первое представление о том, как рибосомальные РНК гены организованы и регулируются в контексте полных NOR. Поскольку NOR также различаются по активности у других видов, включая человека и плодовых мух, исследования растений дают информацию, имеющую широкую биомедицинскую значимость. Эти исследования также открывают путь для будущих исследований арабидопсиса, направленных на понимание эпигенетического контроля и эволюции NOR, особенно недавно выявленной корреляции между активностью генов и гомогенизацией подтипов генов.
