Счет жизненно важен в природе. Подсчет хромосом - это то, что необходимо знать большинству животных, растений и даже одноклеточных организмов, чтобы обеспечить жизнеспособность и размножение. Сегодня группа генетиков раскрывает удивительный механизм, позволяющий растениям подсчитывать свои хромосомы, тем самым раскрывая загадку вековой давности.
Возможность подсчитать количество генетического материала в данной клетке или организме является основным фактором, обеспечивающим получение каждой клеткой одинакового набора генов после каждого клеточного деления. У растений механизм, предотвращающий размножение особей с дисбалансом числа хромосом, ученые называют «триплоидным блоком».
Механизм этой классической проблемы теперь решен профессором Робом Мартиенссеном из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) и Медицинского института Говарда Хьюза, а также командой под руководством Филипе Борхеса, постдокторского исследователя в его лаборатории, с Доктор Клаудия Кёлер и ее коллеги из Упсальского университета в Швеции.
Их исследование основано на знании того, что хромосомы покрыты мобильными элементами (TE), обычно называемыми прыгающими генами. Это подняло вопрос, говорит Мартиенссен, «может ли клетка обнаруживать и подсчитывать транспозоны в качестве прокси для хромосом».
Один из способов сделать это, рассуждал он, может быть связан с малыми молекулами РНК, которые генерируются клетками, чтобы предотвратить активацию потенциально мутагенных транспозонов.
Мартиенссен и Борхес открыли особый тип малых молекул РНК, обнаруженных только в пыльце цветковых растений, и назвали их микроРНК 845 (miR845). В серии экспериментов, опубликованных в журнале Nature Genetics, команда ученых теперь показывает, что miR845 ищет и нацеливается на большинство транспозонов в геномах растений, запуская синтез вторичных малых РНК, называемых эазиРНК (эпигенетически активированные малые интерферирующие РНК)..
Чем больше хромосом в пыльцевом зерне, тем больше транспозонов и, следовательно, тем больше эазиРНК оно накапливает в своих сперматозоидах. Когда сперматозоиды соединяются с женскими гаметами (яйцеклетками) в развивающемся семени, происходит своего рода счет. Если «дозировка» хромосом и easiРНК далеко не сбалансирована, это запускает триплоидный блок, и семя разрушается.
Команда предлагает механизм, лежащий в основе этого блока, поскольку easiRNAs способны заглушать ключевые гены, называемые импринтированными генами, как на материнской, так и на отцовской стороне. Такое молчание приводит к стерилизации появляющегося семени. Открытие дополняет базовое биологическое понимание регуляции хромосом. Это также может быть благом для селекционеров, которые, как объясняет Мартиенссен, хотели бы найти способы обойти триплоидный блок и скрещивать репродуктивно несовместимые растения..