Группа ученых из пяти стран, включая Россию, исследовала генетическую регуляцию деления стволовых клеток в стебле растений и обнаружила ранее неизвестный механизм контроля роста древесины фитогормоном ауксином. Белки — регуляторы ответа на ауксин координируют активность гена WOX4 — ключевого для поддержания стволовых клеток стебля растений. Результаты исследования имеют значение не только для фундаментальной биологии, но и для решения экономических и экологических проблем, так как изученный механизм позволит в перспективе влиять на качество и объем древесины. Подробности опубликованы в журнале Nature Communications.

Международный коллектив ученых из Центра организменных исследований (Германия), института Грегора Менделя (Австрия), Института Цитологии и генетики СО РАН, Новосибирского государственного университета (Россия), Университета Вагенингена (Нидерланды) и Института молекулярной и клеточной биологии растений, Политехнического университета Валенсии (Испания) показал ключевую роль в процессе образования камбия (ниши стволовых клеток в стебле растений) белков-регуляторов ответа на ауксин. Также исследователи конкретизировали особенности пространственной координации активности генов в тканях стебля. Ранее не было известно, связаны ли как-то пути регуляции поддержания жизнедеятельности камбия через фитогормон ауксин и через белок-регулятор WOX4, эти направления считались параллельными. В своей работе авторы показали что между ними есть прямая связь.

Поскольку мы смогли различить разные типы клеток в камбии, наша работа является важной ступенью для исследований регуляции функционирования этой ткани. Мы все лучше понимаем удивительную сложность регуляторной сети поддержания ниши стволовых клеток камбия, который обеспечивает существование древесины, создающей значительную часть биомассы нашей планеты, — прокомментировал результаты работы ее руководитель — профессор Центра организменных исследований университета Гейдельберга доктор Томас Греб

Удивительный камбий и король фитогормонов ауксин

Из камбия — стволовых клеток стебля растений образуется древесина, составляющая значительную часть от всей «зеленой» биомассы на Земле. Своеобразие камбия в том, что из него одновременно «рождаются» два типа сосудистых тканей, ксилема, или древесина — в сторону сердцевины ствола и флоэма (кора)— наружу.

Ксилема обеспечивает восходящий ток воды и растворенных в ней питательных веществ, а флоэма — нисходящее движение сахаров и крахмалов, нужных для роста и развития клеток растений. Сформированные сосудистые ткани состоят из мертвых клеток, постоянно прирастающих в объеме за счет делящихся стволовых клеток камбия. Важно, что ксилема и флоэма образуются на протяжении всей жизни растения, а не только в эмбриональном периоде. Если «умирает» камбий, погибает и ствол растения.
Исследования проводились на резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana), и хотя у нее нет древесины как таковой, растение обладает всеми генетическими механизмами для формирования этой ткани, что позволяет пользоваться преимуществами модельного объекта — небольшим размером, коротким жизненным циклом, хорошо изученным геномом. Именно на этом растении, ранее ученые установили, что ауксин — своеобразный король растительных гормонов. Он регулирует множество процессов, среди которых способность растений поворачиваться к солнцу, реагировать на силу тяжести, а также управляет развитием органов растений — семян, корней, листьев и стеблей…. Читать далее на Открытой науке

Впервые в мире эволюцию генных сетей, связанных с различными заболеваниями, изучили ученые Института цитологии и генетики СО РАН и лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ. Это поможет медикам лучше понять природу болезней и эффективней с ними бороться. Генные сети — это наборы генов, которые взаимодействуют между собой, определяют в организме один и тот же фенотипический признак, например, уровень артериального давления или цвет глаз. Такие сети изучают давно, но только сегодня появилась возможность взглянуть на них с новой точки зрения — эволюции. Сибирских ученых интересует, как эволюционирует целая группа связанных между собой генов. Этим еще никто в мире не занимался. Изучая геномы различных организмов, ученые хотят понять, в какой момент эволюционной истории организмов возникли те или иные гены, определить их возраст. И вообще, как в организме появляется что-то новое



 
ведущий научный сотрудник лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ, заведующий лабораторией эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ИЦиГ СО РАН к.б.н. Дмитрий Афонников

Обычно происходит удвоение уже существующего гена. Первая копия продолжает работать, как и прежде, а во второй постепенно накапливаются мутации, которые организм какое-то время не замечает, пока эта вторая копия не превращается в принципиально новый ген. С момента удвоения мы и отсчитываем возраст нового гена.

Ученые ИЦиГа сумели разбить каждую генную сеть на базовое ядро и вариабельную часть. В первом содержатся гены базовых функций, например, синтеза белков. Эти гены очень консервативны, они одинаковы у бактерий и человека, ведь любая мутация в них приводит к гибели организма. А вот вариабельная часть сети, наоборот, может быстро изменяться. Ученые изучили сети, связанные с различными заболеваниями. Вывод может стать прорывом в понимании природы недугов. Оказалось, что их эволюционное развитие связано с мутациями именно в вариативной части генной сети. Генетики пока не могут сказать медикам, как вылечить болезнь, но способны указать в каком направление предпочтительно вести исследования. Например, в сетях аутоиммунных болезней (астма, аллергии) почти все гены относительно молодые, то есть формирование этих заболеваний как-то связано с эволюцией человека.
… Подробнее в Российской Газете… («Пьянство в крови», Алексей Хадаев)