Сотрудники лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики вместе с учеными из Института цитологии и генетики СО РАН и Фрайбургского университета (Германия) реконструировали 3d модель ядер клеток корня, чтобы изучить, как расположены в ткани стволовые клетки.

Сам по себе корень очень интересен для исследований, потому что он обеспечивает растение водой, необходимыми для роста микроэлементами из почвы, удерживает растение в земле. А «родоночальник» всего органа — кончик корня, именно в нем находятся стволовые клетки, которые делятся и удлиняются, что позволяет корню расти.



 

младший научный сотрудник лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ, и.о. заведующей сектором системной биологии морфогенеза растений ИЦиГ СО РАН Виктория Лавреха

— Мы работали с модельным объектом резуховидкой Таля (Arabidopsis thaliana), исследуя область кончика корня длиной до 1 мм, использовали лазерную конфокальную микроскопию, которая позволяет заглянуть внутрь корня не разрезая его. Для этого проводилась специальная подготовка растений — перед исследованием добавлялись флуоресцентные белки-красители, встраивающиеся в клеточные ядра корневой системы. Лазерный луч с определенной длиной волны возбуждает эти флуоресцирующие белки, микроскоп «видит» клеточные ядра и сканирует корень горизонтальными слоями — до 150 слоев на сто микрон. Обработка полученного массива данных, велась в программе, разработанной нашими коллегами из Фрайбургского университета, в которой мы реконструировали поперечные и продольные сечения. Программа применяет технологию распознавания ядер с нанесением их на цилиндрическую систему координат и позволяет восстановить трехмерное расположение клеточных ядер. В результате мы получили модель корня, которую можно «покрутить» со всех сторон и даже заглянуть внутрь — посмотреть пространственные взаимосвязи между клетками внутри органа

Read More

Лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН и Галле-Виттенбергского университета им. Мартина Лютера (Германия) провела эксперимент по обработке растений фитогормоном ауксином и разработала новую методику анализа транскриптомных данных.

Новый подход для анализа полнотранскриптомных данных, который разработали и применили ученые, позволил на основании стандартного эксперимента доказать существование неизвестного ранее принципа регуляции биологических процессов, по крайней мере при ответе на гормон ауксин. Сейчас предстоит проверить, насколько данный механизм универсален — при регуляции каких других генных сетей он также реализуется.



 
заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ, и.о. заведующей сектором системной биологии морфогенеза растений ИЦиГ СО РАН Елена Землянская

— Естественно предполагать, что существует некий механизм, который отвечает за скоординированную работу генов, контролирующих определенные биологические процессы. То есть гены, которые работают на один процесс, должны сходным образом отвечать на стимул. Мы выявили несколько таких биологических процессов, в основном они связаны с регуляцией экспрессии генов. Именно они контролируются в наиболее жестких интервалах. На основании полученных результатов нами была предложена модель действия ауксина, было выдвинуто предположение о существовании нескольких «бутылочных горлышек» в процессе регуляции экспрессии генов ауксином

Подробнее на сайте НГУ…

Растения жертвуют только что родившимися клетками кончика корня для того, чтобы пережить холод и сохранить свои «стволовые клетки»
Международная группа исследователей из Новосибирского государственного университета (НГУ), Института цитологии и генетики СО РАН и Национального университета Сингапура обнаружила и исследовала механизм адаптации к холоду у растений.
Оказалось, растения жертвуют только что родившимися клетками кончика корня для того, чтобы пережить холод и сохранить свои «стволовые клетки». Исследование опубликовано в журнале CELL.

Ученые из России исследовали процессы, которые происходят на кончике корня с помощью математической модели. Оказалось, что механизм, который приносит клетки в жертву ради выживания растения, регулируется генами, ответственными за транспорт ауксина — гормона, который необходим для нормального роста корня.



соавтор статьи в CELL,
ведущий инженер лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ, младший научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Мария Савина

«Моделирование показало, что в холодных условиях концентрация гормона падает и это создает угрозу для дальнейшей жизни растения. Когда же клетки на конце корня погибают, концентрация гормона восстанавливается, что позволяет сохранить остальные «стволовые клетки»

подробнее на ТАСС…

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).