xiaokeshengming的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/xiaokeshengming

博文

广州中医药大学王宏斌/靳红磊团队揭示核质基因组稳定性的协调机制 精选

已有 2422 次阅读 2020-8-12 13:52 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

质体(或称叶绿体)是光合作用发生的场所,具有一套独特的自身基因组,是植物特有的半自主性细胞器。


质体基因组大约包含100个基因,编码了光合作用反应中的必需蛋白,而大量的调控蛋白由细胞核基因编码,协同维持质体光合作用功能。


因此,质体和细胞核基因组之间的功能协调对于植物细胞正常的功能维持至关重要。其中,基因组稳定性状态的维持是核质协调的重要方面。然而,目前对于核质基因组稳定性间的协调机制及生理功能却知之甚少。

  


北京时间2020年 8月11日晚23时,广州中医药大学药用植物生理生态研究院研究人员Cell Reports在线发表了题为 “Signaling from Plastid Genome Stability Modulates Endoreplication and Cell Cycle during Plant Development” 的研究论文,揭示了核质基因组稳定性的协调机制。




为探究质体基因组与细胞核基因组之间的功能关系,研究人员利用质体基因组损伤试剂处理模式植物拟南芥,发现质体基因组损伤试剂ciprofloxacin(CIP,一种诱导产生细胞器双链断裂及ptDNA重排的DNA解旋酶抑制剂)可引起内源性复制及细胞周期的改变。


而另一种细胞器DNA解旋酶抑制剂novobiocin(NOV,不能诱导DNA断裂或ptDNA重排)未引发细胞核内功能改变。


与CIP类似的是,质体基因组稳定性因子Whirly1(WHY1),Whirly3(WHY3)和HOMOLOG OF BACTERIAL RECA(RECA1)共同缺失的拟南芥突变体reca1why1why3中也发现内源性复制及细胞周期改变的相似情况。这些发现证实质体基因组不稳定可以引发内源性复制及细胞周期进程的改变。

 


有趣的是,分子水平上,这些引发内源性复制及细胞周期改变的质体基因组不稳定植株中,细胞周期蛋白激酶抑制子SMR5和SMR7的表达量显著增加;遗传分析表明,reca1why1why3突变体中突变SMR7,可恢复质体基因组不稳定引发的内源性复制及生长发育的变化。


这提示质体基因组不稳定植株中细胞周期蛋白基因在内源性复制及植物生长发育过程中发挥重要作用。


进一步研究发现,DNA 损伤修复因子Suppressor of gamma response 1(SOG1)参与质体基因组不稳定引发的周期相关基因表达改变的调控过程,进而影响内源性复制及细胞周期进程。


值得注意的是,质体基因组不稳定突变体reca1 why1 why3 中ROS积累大大增加。弱光和抗坏血酸处理后,ROS水平显著降低;同时,显著缓解了质体基因组不稳定突变体中细胞周期蛋白及内源性复制的改变,提示ROS信号在核质基因组稳定性协调中发挥重要的作用。


该研究发现质体基因组不稳定可能是一种新的质体反向信号源,并引起细胞核内基因组稳定性状态的改变,调节细胞周期和内源性复制,以及植物生长发育,对于理解质体与细胞核之间的协调机制提供了新的视角。

 

广州中医药大学王宏斌教授和靳红磊教授为本论文的共同通讯作者,段素娟博士生(中山大学2019届博士研究生)为第一作者,相关工作得到了国家自然科学基金(国家杰出青年基金等)、农业部转基因专项、国家特支计划及广东省特支计划等的资助。

 

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108019




http://blog.sciencenet.cn/blog-3423233-1246072.html

上一篇:余巍/刘辰莹课题组揭示衰老基因SIRT2 调控丝氨酸合成途径参与肿瘤形成的机制
下一篇:郑宁/董欣年团队合作揭示植物激素水杨酸与受体结合的分子机理

2 农绍庄 黄永义

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-9-20 00:27

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部