你家植物为啥总不开花?促植物开花分子解锁不一样的调节蛋白

【字体: 时间:2018年08月07日 来源:生物通

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  8月6日《Nature Genetics》报道,在威斯康星大学麦迪逊分校生物学家的带领下,一项新研究终于发现了前所未知的决定植物细胞命运的分子开关。遗传学教授Xuehua Zhong和她的课题组发现,蛋白质EBS可以结合两种不同化学修饰的组蛋白,从而促进或抑制植物开花。

  

当植物面对太阳时,它也许正在思考生命中某个重要决定:现在要不要开花?“开花太早,可能虫媒小伙伴还没出现;太晚,霜冻影响种子宝宝发育怎么办?”


作为农民的你,虽然望眼欲穿,但也只是白操心。在你把它归结为“玄学”的时候,科学家们坚定的认为这取决于植物,需要在植物身上找原因。

8月6日《Nature Genetics》报道,在威斯康星大学麦迪逊分校生物学家的带领下,一项新研究终于发现了前所未知的决定植物细胞命运的分子开关。遗传学教授Xuehua Zhong和她的课题组发现,蛋白质EBS可以结合两种不同化学修饰的组蛋白,从而促进或抑制植物开花。

生命由一个个细胞筑成,这意味着,一旦植物决定开花,细胞必须立即关闭叶子生长,以便开始生产花朵。科学家通常认为,决定细胞命运的关键由一组调节蛋白掌控平衡,这些调节蛋白随时加速细胞朝一种命运疾驰,而在其他方向紧握手刹。当手刹在正确的提示下被释放后,植物朝叶子或花朵方向行进。

动物和植物都含有EBS蛋白,研究人员认为,这种蛋白很可能是关乎发育和组织制造的关键,对开发改良作物和治疗癌症都具有潜在价值。

“让细胞处于未决定状态的方法我们称之为表观遗传学,”Zhong说。表观遗传调节是利用DNA化学修饰来控制基因活跃与否。调节蛋白可以结合化学修饰以激活或抑制它们,从而促进或限制基因开启。

通常,基因激活受一种蛋白质控制,另一种蛋白质负责同基因的表达抑制。但是,Zhong实验室发现,EBS有点不太一样。

“它具有读取激活和抑制修饰的结构域,”文章一作Zhong实验室的科学家Shuiming Qian说。

“有些蛋白可以同时结合多个修饰,但我们从来没有见过哪种调节蛋白能同时激活和抑制修饰,”Zhong实验室的一名研究生Ray Scheid补充道。

目前,威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员正在与中科院(中国)的科学家们合作解析EBS蛋白结构。

植物学家早就知道,如果植物缺乏EBS,就会早早开花。研究小组最新发现,如果破坏EBS与表观遗传修饰之间的结合能力,也会导致过早开花。
Zhong课题组还发现,当植物到了开花的时候,EBS的形状就会发生改变,从而让它更强烈的与激活修饰结合,这种改变使一组开花基因从关闭状态变为开放状态。

Zhong教授说,单一蛋白驱动基因开或关指导细胞命运和发育具有很强的灵活性。研究团队也十分想看到,未来只需控制一种蛋白就能左右细胞命运。

现如今,EBS的应用当然是控制植物开花。“在威斯康星(北方),植物的生长季节很短暂,”Zhong说。“如果我们能让植物提前它的生命周期,这样就能引进很多需要较长生长季节的作物。”

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原文检索:Unlocking P(V): Reagents for chiral phosphorothioate synthesis

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