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植物花期调整的遗传学机制

英国John Innes Centre的一项最新研究揭示了植物在环境中调整花期的机制,解开了调控这些机制的基因秘密。

近些年来,基因组测序项目和基因表达的研究主要关注信使RNA(mRNA)的转录。信使RNA包含能够翻译成蛋白质的编码。但是除了这些编码RNA,也存在着大量的非编码RNA,它们同样在基因表达的调控方面具有重要作用。

尽管这些非编码的RNA在不同的物种中分布广泛,但是科学家对它们的理解还是很有限。这些RNA被认为在干细胞分化中起着关键作用,此外还涉及癌症的发生。但是要了解这些非编码RNA的具体作用,还需要进一步的研究。Caroline Dean教授的一项最新研究揭示了非编码RNA加工和影响基因表达的过程,解答了关于基因“工作”的基本问题。

这项研究主要关注拟南芥中的一个基因,该基因能抑制开花期,叫Flowering Locus C (FLC)。关闭该基因能刺激植物开花和生殖期的到来。许多不同的信号整合到FLC上,或者维持或者解除植物花期的抑制。其中的一个信号与植物冷期(period of cold)的延长相关。这个过程对一些植物来说是必须的,能确保植物在寒冷冬季过去的下一个春天有一个有利的开花条件。

这项关于FLC的研究使得我们能够深入理解基因调控的复杂性,甚至可以是动物研究领域的。在《Nature》和《Science》上的这两篇文章中,研究人员描述了非编码RNA在沉默FLC基因方面的潜在作用。

为了应对寒冷,非编码的反义转录会掩盖整个FLC基因,沉默FLC的有义转录。一旦该基因关闭或沉默,在剩下的时间里基因会维持这种状态,仍然保持沉默,甚至在寒冷刺激因子不存在的时候依旧沉默。这种后天的记忆是通过染色质的变化得以保存的。

Dean的研究小组还发现,保守的RNA调节因子会特定地调控非编码的FLC反义转录。该过程引发了FLC基因组蛋白结构的改变,导致FLC的转录沉默,而不需要依赖于寒冷。研究人员表示,在一定程度上,这种反义调控机制或许在真核生物中是普遍存在的。

Journal References:
1. Swiezewski et al. Cold-induced silencing by long antisense transcripts of an Arabidopsis Polycomb target. Nature, 2009; 462 (7274): 799 DOI: 10.1038/nature08618
2. Liu et al. Targeted 3' Processing of Antisense Transcripts Triggers Arabidopsis FLC Chromatin Silencing. Science, December 3, 2009; DOI: 10.1126/science.1180278

责任编辑:nina
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    摘要
    英国John Innes Centre的一项最新研究揭示了植物在环境中调整花期的机制,解开了调控这些机制的基因秘密。
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    植物,遗传学
     
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