מנגנון ויסות אוניברסלי בתאי צמח שהתגלה

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


כל תאי הצמח משיגים את האנרגיה שלהם בעיקר משני אברונים שהם מכילים – כלורופלסטים (האחראים לפוטוסינתזה) ומיטוכונדריה (האחראים על מחזור הנשימה הביוכימי ההופך סוכרים לאנרגיה). עם זאת, מספר רב של גנים של תא צמח במיטוכונדריה ובכלורופלסטים שלו עלולים לפתח פגמים, ולסכן את תפקודם. עם זאת, תאי הצמח פיתחו כלי מדהים שנקרא RNA editosome (קומפלקס חלבונים גדול) כדי לתקן שגיאות מסוג זה. זה יכול לשנות RNA שליח פגום הנובע מ- DNA פגום על ידי הפיכת (דיאמינציה) של נוקליאוטידים מסוימים של mRNA.

תיקון שגיאות אוטומטי בתאי הצמח

תיקון שגיאות אוטומטי בצמחים התגלה לפני כ -30 שנה על ידי צוות בראשות פיזיולוג הצמחים אקסל ברניקה ושתי קבוצות נוספות בו זמנית. מנגנון זה ממיר נוקלאוטידים מסוימים של צטידינים ב- RNA המסנג'ר לאורידין על מנת לתקן שגיאות בדנ"א הכלורופלסט או בדנ"א המיטוכונדריה. לכן עריכת RNA חיונית לתהליכים כגון פוטוסינתזה ונשימה תאית בצמחים. שנים לאחר מכן, מחקרים נוספים הראו שקבוצת חלבונים המכונה חלבוני PPR עם תחומי DYW ממלאת תפקיד מרכזי בעריכת RNA צמחית. חלבוני PPR אלה עם תחומי DYW מועתקים בגרעין התא ונודדים דרך התאים לכלורופלסטים ולמיטוכונדריה. עם זאת, הם אינם פעילים בדרכם לאברונים אלה. רק ברגע שהם נמצאים בתוך האברונים הם הופכים פעילים ומבצעים את תפקידם באתר mRNA ספציפי. אולם כיצד פועל הפעלה זו היווה תעלומה עד כה.

זה לא עובד במבחנה

במשך שנים רבות לא ניתן היה לייצר באופן סינתטי חלבוני PPR מסוג DYW אלה במעבדה כדי לחקור מקרוב את תפקודם ומבנהם. רק עכשיו הצליח לעשות זאת צוות גרמני-יפני בראשות הביולוג המבני והביוכימאי ד"ר גרט וובר מקבוצת הקריסטלוגרפיה המשותפת לחלבונים בהלמהולץ-צנטרום ברלין ופרי אוניברסיטת ברלין.

עכשיו: מבנה תלת ממדי של חלבון המפתח מפוענח

הקבוצה של פרופ 'מיזוקי טקנקה הצליחה לייצר בעבר את תחום ה- DYW בחיידקים. טקנאקה עורך מחקר באוניברסיטת קיוטו מאז שנת 2018 ועבד בעבר במעבדתו של אקסל ברניקה באולם, גרמניה. טטיאנה בארטל (אוניברסיטת גרייפסוואלד וכעת ב- HZB) הצליחה אז לגדל את גבישי החלבון הראשונים בתחום ה- DYW. מספר גדול של גבישים עדינים אלה נותחו כעת בקווי ה- MX של BESSY II, כך שניתן יהיה לפענח את הארכיטקטורה התלת מימדית של תחום DYW. "הודות לקבוצת המחקר המשותפת הממוקמת במשותף ב- HZB וב- FU ברלין, יש לנו את היכולת של זמן קרן למדידות במהירות רבה בעת הצורך, מה שהיה קריטי", אומר ד"ר מנפרד וייס, האחראי לקווי ה- MX בקו BESSY II ומחבר משותף של המחקר.

התגלתה מנגנון הפעלה

ארכיטקטורה תלת מימדית זו סיפקה למעשה את הרמז המכריע למנגנון הפעלת התחום DYW המתאים לכל הצמחים. זה נובע מאטום אבץ הממוקם במרכז תחום ה- DYW שיכול להאיץ את הדהינציה של ציטידין לאורידין כמו זרז. אולם כדי שזה יקרה, יש למקם את האבץ בצורה אופטימלית. מתג ההפעלה מסופק על ידי תחום שערים יוצא דופן מאוד בסביבה הקרובה של המרכז הקטליטי – הניתוח המבני מראה כי תחום שער זה יכול לתפוס שני מצבים שונים, ובכך להפעיל או לכבות את האנזים. "תנועתו של תחום השערה מווסתת את המידה שבה יון האבץ זמין לתגובה הקטליטית", מסביר וובר.

מולקולה כמו מספריים

כעת התברר מדוע היה קשה עד כה לגרום לחלבוני PPR מסוג DYW להגיב עם RNA במבחנה: חלבוני PPR אלה אינם פעילים באופן סמלי ודורשים הפעלה. בתאי הצמח הם מיוצרים תחילה בגרעין התא ואז קרוב לוודאי שהם נודדים במצב לא פעיל לאברונים, שם הם הופכים להיות מופעלים. "זה אידיאלי, מכיוון שאחרת המולקולות הללו יהיו פעילות בדרך, ושינו מולקולות RNA שונות בצורה בלתי מבוקרת המזיקה לתא", אומר וובר.

כלי תיקון אוניברסלי

עבודה זו מהווה פריצת דרך לביולוגיה המולקולרית הצמחית מכיוון שהיא מתארת ​​רמה נוספת של ויסות מתוחכם בכלורופלסטים ובמיטוכונדריה. התוצאות הן בסיסיות למדע הצומח, אך הן יכולות גם לשחק תפקיד בחיי היומיום שלנו מתישהו. תחום DYW עשוי לספק כלי שימושי לעריכת C-to-U ו- U-to-C RNA נשלטים וספציפיים לאתר. זה יכול לפתוח יישומים ביו-הנדסיים ורפואיים חדשים, כגון תכנות מחדש של גנים מסוימים של המיטוכונדריה מבלי לשנות את ה- DNA הגרעיני של התא.

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי מרכז הלמהולץ ברלין לחומרים ואנרגיה. הערה: ניתן לערוך תוכן לפי סגנון ואורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-06-21 23:05:30

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
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר