מדענים חושפים מנגנון המעצב את חלוקת הצנטרומרים

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


מאז שנות ה-1800, מדענים ציינו תצורה של צנטרומרים, אזור כרומוזומלי מיוחד שחיוני לחלוקת תאים, בגרעין. אולם עד לנקודה זו, המנגנונים הקובעים והמשמעות הביולוגית של הפצת הצנטרומרים היו מובנים בצורה גרועה. צוות בראשות חוקרים מאוניברסיטת טוקיו ומשתפי הפעולה שלהם הציע לאחרונה מנגנון רגולטורי דו-שלבי המעצב את הפצת הצנטרומרים. הממצאים שלהם גם מצביעים על כך שתצורת הצנטרומר בגרעין משחקת תפקיד בשמירה על שלמות הגנום.

התוצאות פורסמו ב צמחי טבע.

במהלך תהליך חלוקת התא, תחומים כרומוזומליים מיוחדים הנקראים צנטרומרים נמשכים לקצוות הנגדיים של התא. לאחר השלמת חלוקת התא ובניית גרעין התא, הצנטרומרים מפוזרים במרחב בגרעין. אם התפלגות הצנטרומרים הנמשכים לשני הקטבים נשארת ללא שינוי, לגרעין התא יהיו צנטרומרים מקובצים רק בצד אחד של הגרעין. חלוקה לא אחידה זו של הצנטרומרים נקראת תצורת Rabl, על שם הציטולוג קרל רבל בן המאה ה-19. גרעינים של מינים מסוימים מראים תפוצה מפוזרת של צנטרומרים במקום זאת, המכונה תצורה לא-רבל.

"התפקוד הביולוגי והמנגנון המולקולרי של תצורת Rabl או הלא-Rabl היו בגדר תעלומה לאורך מאות שנים", אמר הסופר המקביל סאצ'יהירו מטסונגה, פרופסור בבית הספר ללימודי הגבול של אוניברסיטת טוקיו. "חשפנו בהצלחה את המנגנון המולקולרי לבניית התצורה הלא-רבל".

החוקרים חקרו את הצמח Arabidopsis thaliana, הידוע גם כ-Thale cress ודגימה שידועה כבעלת תצורה שאינה Rabl, וצורתה המוטנטית שהייתה לה תצורת Rabl. באמצעות עבודתם, הם מצאו כי קומפלקסים של חלבון הידועים כקונדנסין II (CII) ומתחמי חלבון הידועים כמקשר של קומפלקס נוקלאושלד ושלד קוטו (LINC) פועלים יחד כדי לקבוע את התפלגות הצנטרומרים במהלך חלוקת התא.

"התפלגות הצנטרומרים עבור תצורה שאינה Rabl מווסתת באופן עצמאי על ידי קומפלקס CII-LINC וחלבון למינה גרעינית המכונה CROWDED NUCLEI (CRWN)," אמר מטסונגה.

השלב הראשון של מנגנון הוויסות הדו-שלבי של הפצת צנטרומרים שחשפו החוקרים היה שקומפלקס CII-LINC מתווך את פיזור הצנטרומרים מאנפאזה מאוחרת לטלופאז – שני שלבים בסוף חלוקת התא. השלב השני של התהליך הוא שה-CRWNs מייצבים את הצנטרומרים המפוזרים על גבי רצועה גרעינית בתוך הגרעין.

לאחר מכן, כדי לחקור את המשמעות הביולוגית, החוקרים ניתחו את ביטוי הגנים ב א' טליאנה ובמוטנציה של מבנה Rabl שלו. מכיוון ששינוי בסידור המרחבי של הצנטרומרים משנה גם את הסידור המרחבי של הגנים, ציפו החוקרים למצוא הבדלים בביטוי הגנים, אך השערה זו התבררה כלא נכונה. עם זאת, כאשר הופעל לחץ נזק ל-DNA, המוטנט גדל איברים בקצב איטי יותר מהצמח הרגיל.

"זה מצביע על כך שדרושה בקרה מדויקת של הסידור המרחבי של הצנטרומר לצמיחת איברים בתגובה ללחץ נזקי DNA, ואין הבדל בסבילות ללחץ נזקי DNA בין אורגניזמים עם הלא-רבל ורבל", אמר מטסונגה. "זה מצביע על כך שהסידור המרחבי המתאים של ה-DNA בגרעין ללא קשר לתצורת Rabl חשוב לתגובת הלחץ."

לפי Matsunaga, השלבים הבאים הם זיהוי מקור הכוח שמשנה את הסידור המרחבי של אזורי DNA ספציפיים ואת המנגנון המזהה DNA ספציפי.

"ממצאים כאלה יובילו לפיתוח טכנולוגיה לסידור DNA מלאכותי בגרעין התא בסידור מרחבי מתאים", אמר. "הצפוי שהטכנולוגיה הזו תאפשר ליצור אורגניזמים עמידים ללחץ, כמו גם להקנות תכונות ותפקודים חדשים על ידי שינוי הסידור המרחבי של ה-DNA במקום עריכת רצף הנוקלאוטידים שלו".

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת טוקיו. הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.



קישור לכתבת המקור – 2022-08-01 20:31:04

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר