Sirkadiyen saat bitkilerde hücre döngüsünü ve tümör büyümesini kontrol eder.

AZİZ SANCAR (BİLİM İNSANI) (Haziran 2019).

Anonim

Biyolojik ritimler, kalbin atmasından çiçek açan bitkilerin ritimlerine kadar her yerde bulunurlar. Bu ritmiklik, bazı durumlarda, kontrol ettikleri işlemlerin ritimlerini işaret eden hücresel proteinlerin aktivitesindeki salınımlarla belirlenir. İki ana hücresel osilatör, sirkadiyen saat ve hücre döngüsüdür. Sirkadiyen saat, gündüz ve gece döngüsü ile koordineli olarak biyolojik süreçlerin salınımlarını ve ışık ve sıcaklıktaki ilgili değişimlerini oluşturmaktan sorumludur. Sırasıyla, hücre döngüsü, hücrelerin bölünmesinden ve büyümesinden sorumludur. Hücre döngüsü düzgün çalışmazsa, organizmalar üzerindeki etkiler çok dramatiktir En çok bilinen, kanserin gelişmesidir. Bu nedenle, olası bir arızayı önlemek için hücre döngüsü çok sıkı bir şekilde düzenlenmelidir.

Şimdi, CSIC araştırmacısı Paloma Mas liderliğindeki Tarımsal Genomik Araştırma Merkezi'nden (CRAG) bir araştırma ekibi, bitkilerde sirkadiyen saatin hücre döngüsünün hızını kontrol ettiğini ve sonuç olarak hücre bölünmesini ve büyümesini düzenlediğini gösterdi. gündüz ve gece döngüleri ile senkronizasyonda. Çalışmanın baş araştırmacısı Paloma Mas, “Sirkadiyen saatin bitkilerle yakından bağlantılı olduğunu ve hücre döngüsünün zamanlamasını bitkilerde ayarladıklarını gösterdik” diye açıklıyor.

Artmış TOC1 proteini hem sirkadiyen saat hem de hücre bölünmesini yavaşlatır

Bu hafta Developmental Cell dergisinde yayınlanan bu keşif, Arabidopsis thaliana model fabrikası kullanılarak yapıldı. CRAG ekibi, sirkadiyen saatin bitki sirkadiyen saatinin önemli bir bileşeni olan TOC1'in artmış ve sabit bir birikimi nedeniyle yavaşladığı modifiye edilmiş bitkiler kullanmıştır. Araştırmaları bu bitkilerin ve yapraklarının normalden daha küçük olduğunu göstermiştir. "TOC1'i aşırı eksprese eden bitkilerin yapraklarındaki hücre sayısını saydığımızda, daha az hücre olduğunu gördük, bu da sirkadiyen saati değiştirerek hücre bölünme hızını değiştirdiğini ileri süren daha az hücre olduğunu gördük", diye açıklıyor Jorge Fung, - doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı.

Buna ek olarak, CRAG araştırma ekibi, TOC1'in miktarını azaltarak zıt etkiyi gözlemledi: "daha az TOC1 olduğunda sirkadiyen saat hızlanmıyor, aynı zamanda hücre döngüsü hızlanıyor, " diyor Paloma Mas. Böylece yazarlar sirkadiyen saatin hücre döngüsünün hızını belirlediğini gösterir.

TOC1 bir temel hücre döngüsü geni bastırır

Sirkadiyen saatin hücre döngüsünü nasıl kontrol ettiğini ortaya çıkarmak için, araştırmacılar TOC1'i aşırı ifade eden bitki yapraklarındaki her hücre döngüsü fazının süresini analiz ettiler ve kontrol bitkileriyle karşılaştırdılar. Daha uzun sirkadiyen döngülü bitkilerin hücre döngüsünün G1 fazında daha fazla saat geçirdiklerini keşfettiler. Jorge Fung, "TOC1'i aşırı eksprese eden bitki hücreleri G1 fazında daha uzun kalır, S fazına uygun zamanda giremezler" diyor.

Arabidopsis yapraklarındaki hücre döngüsü genlerinin ekspresyonunu analiz ederek, araştırmacılar bu genlerin bir çoğunun TOC1'in yüksek birikimi olan bitkilerde salınımları değiştirdiğini keşfettiler. Özellikle, CDC6 geninin ifade edilen günlük tepe noktasının, artmış TOC1 aktivitesinin bir sonucu olarak tamamen kaybolduğu çok belirgindi. Paloma Mas, "CDC6, hücre döngüsünde, özellikle S fazında meydana gelen DNA'nın tekrarlanması sırasında anahtar bir proteindir" diyor.

Diğer deneyler, TOC1'in ifadesini bastırmak için CDC6 geninin promotörüne bağlandığını göstermiştir. "Bu sonuçlar, sirkadyan saatin hücre döngüsünü düzenlediği moleküler mekanizmanın CDC6 üzerindeki TOC1'in bastırılma fonksiyonuna bağlı olduğunu göstermektedir, " diye açıklıyor Paloma Mas. “Bu, bitkilerde yeni bir keşif” diye ekliyor.

Sirkadiyen saat fonksiyonundaki değişiklikler tümörlerin gelişimini etkiler

Son olarak, araştırmacılar, eğer sirkadiyen saat hücre döngüsünün zamanlamasını kontrol ederse, hücrelerin kontrolsüz bir şekilde çoğalmasıyla ortaya çıkan tümörlerin gelişimini de kontrol edebilir. Bu fikri test etmek için, CRAG takımı Arabidopsis bitkilerini tümörlerin oluşumunu indükleyen bir bakteriyle enfekte etti ve normal bitkilerle karşılaştırıldığında, TOC1'i aşırı ifade eden bitkilerde tümör büyümesinin geciktiğini buldu. Böylece, tümörler yavaş saatlerde bitkilerde daha yavaş büyüdü.

Bitki büyümesini ve üretkenliğini kontrol etme yolları hakkındaki bilginin, önemli bir tarımsal ilgiye sahip olduğu açıktır. Ayrıca, bu keşif, insanlarda tümörlerin gelişimini geciktirmek için olası bir terapötik araç olarak sirkadiyen saatini yavaşlatan mekanizmaların belirlenmesine odaklanan gelecekteki çalışmaların olasılığını ortaya çıkarmaktadır.

menu
menu