Группа ученых из России, Германии и США обобщила данные о влиянии фитогормона ауксина на развитие растения, сообщает лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики Новосибирского государственного университета. В своей работе биологи использовали как результаты экспериментальных исследований, так и математического моделирования. Подобные работы, развивающие понимание биохимии растений, со временем позволят тонко регулировать развитие растений для нужд человека.



 
первый автор обзорной статьи, опубликованной в журнале Trends in plant Science, заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ, а также заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений Института Цитологии и Генетики СО РАН Виктория Миронова:

В нашей работе мы рассмотрели сложный регуляторный контур действия одного из главных фитогормонов ауксина — схему того, как он на молекулярном уровне управляет активностью генов, ключевых для развития семени, отдельных органов растений (корня, стебля) и всего организма в целом (Подробнее на ТАСС)

1. Осуществлен поиск и функциональная аннотации коротких регуляторных последовательностей, ассоциированных с ответом на ауксин. В результате предсказаны новые ранее не описанные регуляторные элементы. Результаты опубликованы в работе (Zemlyanskaya et al., 2016) и доложены на конференции «Auxin-2016».
2. Проведено количественное фенотипирование различных линий пшеницы в соответствии с особенностями расположения волосков на листьях. На его основании предложена модель генетического контроля формирования опушения листьев генами Hl1, Hl3 и Hl2aesp. Результаты опубликованы в работе (Doroshkov et al., 2016).
3. Разработан новый подход, позволяющий осуществлять интегрированный анализ полногеномных аннотаций типов хроматина и данных ChIP-Seq для комплексной характеристики механизмов регуляции экспрессии генов. В результате его апробации показано, что сочетание особенностей хроматина и нуклеотидного контекста в районе связывания ТФ EIN3 может определять различные способы EIN3-зависимой регуляции первичного транскрипционного ответа на этилен. Результаты опубликованы в работе (Zemlyanskaya et al., 2017).
4. Показано, что происхождение субтеломерных гетерохроматиновых блоков ржи связано с совместной активностью мобильных элементов и распространением тандемных повторов. Результаты опубликованы в работе (Evtushenko et al., 2016).
5. Проведена оценка согласованности транскрипционного ответа на ауксин в различных группах генов арабидопсиса. Выявлен феномен и проведено исследование фолд-специфической экспрессии генов в ответ на ауксин (Omelyanchuk et al., Sci. Rep., under review).

Заведующая лабораторией к.б.н. Виктория Миронова получила президентский грант в поддержку исследовательского проекта: Моделирование влияния высоких и низких температур на поддержание меристемы корня Arabidopsis thaliana.  
Соисполнителями проекта стали трое сотрудников ЛКТиЭБ — Василина Коврижных, Виктория Лавреха и Мария Савина.


mironova
Виктория Миронова,
Заведующая лабораторией:

В силу своего прикрепленного образа жизни растения вынуждены развивать различные способы быстрого ответа на изменение окружающей среды, или абиотические стрессы. Влияние низких и высоких температур — пример абиотических стрессов, исследование которых является актуальным особенно для Сибири с ее резко континентальным климатом. При адаптации растения к изменению температуры особенно важным является сохранение стволовых клеток. Ранее в сотрудничестве с Институтом цитологии и генетики и Национальным университетом Сингапура мы выявили интересный эффект пониженных температур на стволовые клетки корня растения, который может иметь практическую значимость. Мы планируем изучить эти процессы подробнее с применением методов системной биологии. В частности, мы будем развивать математические модели для исследования действия неблагоприятных температур на распределение морфогена ауксина… (Читать еще на сайте НГУ)

Read More

1. Выявлены структурные особенности регуляторных элементов, обеспечивающих ответ на ауксин. Метод, разработанный в результате этой работы, является универсальным и будет использован для исследования других молекулярно-генетических механизмов со сложной регуляцией.
2. Уточнена эволюция путей биосинтеза ауксина у растений.
Харовые водоросли Klebsormidium flaccidum – единственные представители низших растений, у которых были обнаружены гомологи ферментов синтеза ауксина высших растений, и этот факт свидетельствовал в пользу гипотезы о вертикальном наследовании пути биосинтеза ауксина от многоклеточных водорослей к современным наземным растениям. Нами совместно с сотрудниками ИЦиГ СО РАН был проведен сравнительный анализ геномов водорослей, мхов и высших растений. Основываясь на результатах анализа доменного состава и реконструкции трехмерной структуры белков, а также детального филогенетического анализа было показано, что ранее обнаруженные у K. flaccidum гомологи ферментов синтеза ауксина в действительности таковыми не являются. Полученные нами результаты свидетельствует в пользу теории горизонтального наследования пути биосинтеза ауксина в момент выхода растений на сушу. По результатам работы опубликована статья, а также серия научно-популярных материалов.
3. Создана 3D карта экспрессии PIN1 транспортера ауксина в нише стволовых клеток корня A. thaliana. Совместно с лабораторией Клауса Palme (Freiburg, Germany) мы проводим системный анализ распределения ауксина в корне. По результатам этой работы опубликована статья
4. Разработана серия биоинформатических методов и подходов для анализа биологических данных.
В сотрудничестве с коллабораторами, сотрудниками лаборатории были разработаны методы для биоинформатического анализа транскриптомов, некодирующих РНК,полиморфизмов ДНК, 3D-организации хроматина. Разработаны алгоритмы и методы биоинформатического анализа данных полногеномной разметки и их привязка к известной аннотации структуры генов, включая проксимальную и дистальную части промотора, экзоны и интроны 5’-нетранслируемого района и т.д. , методы предсказания эффективности элонгации трансляции.