• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy badają cechy fizyczne roślin z linii wsobnych

    29.03.2010. 17:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Genetycy dali królestwu roślin impuls, opracowując nową metodę lokalizacji genów odpowiedzialnych za cechy fizyczne roślin. Naukowcy, których prace są częściowo dofinansowywane ze środków unijnych, są przekonani, że pierwsze wszechstronne wykorzystanie badań asocjacyjnych całego genomu (GWA) roślin może pomóc w określaniu ważnych cech uprawnych, w tym odporności na choroby i przydatności do produkcji biomasy. Odkrycia dokonane w ramach tych przełomowych badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

    Badania stanowią część projektu ANAVACO (Analiza naturalnego wahania tolerancji na chłód na podstawie modelu roślinnego gatunku Arabidopsis thaliana), który otrzymał ponad 236.000 EUR z tematu "Ludzie" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Celem projektu ANAVACO, który rozpoczął się w 2008 r. i ma zostać zakończony w 2011 r., jest identyfikacja genów leżących u podstaw zróżnicowania tolerancji na chłód A. thaliana.

    W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature naukowcy pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu Południowej Karoliny (USC) w USA twierdzą, że opracowali model, który może przynieść korzyści branży rolniczej i biopaliwowej. Zespół zbadał naturalne zróżnicowanie 107 odrębnych cech u niemal 200 szczepów A. thaliana, samozapylającej się rośliny modelowej, która znana jest ze swojej zdolności do utrzymywania znacznego zróżnicowania genetycznego w zakresie wielu kluczowych cech. Naukowcy twierdzą, ze prowadzone prace umożliwiły im sprawdzenie genomu pod kątem mutacji w znacznie większej liczbie punktów.

    "Przydatne zastosowania w rolnictwie, produkcji biopaliw oraz ewentualnym zmienianiu i sprawdzaniu warunków rozwoju roślin są ogromne" - wyjaśnia pierwsza współautorka, dr Susanna Atwell z Wydziału literatury, sztuki i nauki przy USC. "Ten zestaw danych i metodologia dają możliwość określenia genów zaangażowanych w naturalne zróżnicowanie poziomów metabolitów, biomasy, okresu kwitnienia, tolerancji na sól i metale ciężkie oraz odporności na choroby, by wymienić zaledwie kilka przykładów."

    Porównując genomy A. thaliana z 250.000 wybranych wcześniej lokalizacji naukowcom udało się zidentyfikować części genomu, które mogą zawierać geny odpowiedzialne za zaobserwowane zróżnicowanie fenotypowe.

    Zdaniem naukowców, zważywszy na fakt, że nie ma 100% pewności, czy zidentyfikowany gen odpowiada za daną cechę potrzebne są dalsze testy genów odkrytych dzięki badaniom asocjacyjnym całego genomu. Oceniają już około 60 nieznanych wcześniej genów, aby potwierdzić ich przewidywaną funkcję.

    "Mapowanie GWA jest szybszą metodą lokalizowania genów przyczynowych, gdyż są one lokalizowane w mniejszym odcinku, niż dotychczas wykorzystywane przeze mnie techniki mapowania" - podkreśla dr Atwell. "Nasz zestaw danych dobrze spisuje się w lokalizowaniu wcześniej poznanych genów, co daje nam pewność, że nowo identyfikowane geny będą również prawdziwe."

    Dr Atwell dodaje, że jest przekonana, iż wyniki badań staną się ważnym zasobem dla około 5.000 genetyków badających obecnie A. thaliana na całym świecie.

    Kluczową rolę w badaniach odegrało ponad 30 naukowców z Université des Science et Technologies de Lille (Francja), Instytutu Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka (Niemcy), Instytutu im. Gregora Mendela (Austria), Centrum im. Johna Innesa (Wlk. Brytania), Laboratorium Sainsbury (Wlk. Brytania), Uniwersytetu w Chicago (USA), Uniwersytetu Purdue (USA), Instytutu Medycznego im. Howarda Hughesa (USA) i Instytutu Badań Biologicznych Salka (USA).

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Poziomy transfer genów, horyzontalny transfer genów (HTG), lateralny transfer genów (LTG) - zjawisko przechodzenie genów między organizmami różnych gatunków, najczęściej pozostającymi ze sobą w ścisłej relacji ekologicznej. Zjawisko jest odpowiedzialne za istnienie 10-20% genów w komórkach prokariotycznych i takie krytyczne dla ewolucji cechy jak oporność na antybiotyki, wirulencja, zdolność przeprowadzania fotosyntezy oraz asymilacji azotu atmosferycznego. W komórkach eukariotycznych proces zachodzi rzadziej, jednak prawdopodobnie był powszechny w początkowym etapie ewolucji eukariontów. Geny, będące wynikiem HGT, w tej domenie stanowią poniżej 1%. Transkryptom jest to zestaw cząsteczek mRNA lub ogólniej transkryptów obecny w określonym momencie w komórce, grupie komórek lub organizmie. Transkryptom w przeciwieństwie do genomu jest tworem bardzo dynamicznym. Komórki w odpowiedzi na różne czynniki uruchamiają i wyłączają transkrypcję genów, zmieniając w ten sposób swój transkryptom. Często już kilka minut po zadziałaniu jakiegoś czynnika (np. stresu) na komórki można obserwować powstawanie transkryptów genów reakcji na ten czynnik.

    Geny R, geny odporności – grupa genów obecnych w genomie roślin odpowiedzialnych za przekazywanie dziedzicznej odporności na patogeny. Każdy z genów R zapewnia roślinom całkowitą odporność na konkretny patotyp patogenu. Produkt genu R wchodzi w reakcję pośrednią lub bezpośrednią z produktem genu awirulencji (gen avr) obecnego w genomie organizmu atakującego rośliny. Ten mechanizm obronny określany jest jako odporność "gen na gen". Efektem reakcji między produktem genu R a produktem genu avr jest reakcja nadwrażliwości, obumarcie zainfekowanego fragmentu tkanek i uniemożliwienie patogenowi dalszego rozprzestrzeniania. Historia odkrycia i badań nad stwardnieniem guzowatym: Historia odkrycia stwardnienia guzowatego i badań nad tą chorobą liczy dopiero niecałe 200 lat. Stwardnienie guzowate (tuberous sclerosis, tuberous sclerosis complex, TSC) jest rzadką, wielonarządową chorobą genetyczną, w której rozwijają się łagodne guzy mózgu i guzy innych ważnych życiowo narządów: nerek, serca, oczu, płuc i skóry. Zespół objawów może obejmować napady drgawkowe, opóźnienie rozwoju, zaburzenia behawioralne i schorzenia dermatologiczne, a także objawy wynikające z zajęcia płuc i nerek. TSC może być spowodowane mutacją w jednym z dwóch genów: TSC1 i TSC2 , kodujących, odpowiednio, hamartynę i tuberynę. Oba geny należą do genów supresorowych (antyonkogenów), gdyż funkcją kodowanych przez nie białek jest regulacja cyklu komórkowego i procesu różnicowania komórek. W przeszłości zachorowania na tę chorobę traktowano jak ciekawe przypadki kazuistyczne; obecnie, badaniom nad patogenezą TSC przypisuje się istotne znaczenie w poznawaniu procesu nowotworzenia i supresji nowotworów.

    Chromosom 5 – jeden z 23 parzystych chromosomów człowieka. DNA chromosomu 5 liczy około 181 milionów par nukleotydów, co stanowi około 6% materiału genetycznego ludzkiej komórki. Chromosom 5 jest jednym z największych ludzkich chromosomów, ale stosunkowo mało genów ma swoje locus na tym chromosomie; chromosom 5 ma więc niską tzw. gęstość genów. Ma to swój wyraz w dużej liczbie niekodujących i powtarzających się sekwencji. Liczbę genów chromosomu 5 szacuje się na 900-1 300. Nadrodzina immunoglobulin (synonim: białka immunoglobulinopodobne, ang. immunoglobulin superfamily, IgSF) – grupa białek wyodrębniona na podstawie istnienia w ich strukturze tzw. splotu immunoglobulinowego. Większość członków tej rodziny to białka o masie cząsteczkowej 70-100 kDa. Nadrodzina immunoglobulin jest uznawana za największą grupę białek o podobnej budowie. Na podstawie analizy genomu człowieka zidentyfikowano 756 genów, których produkty białkowe zawierają domenę immunoglobulinową . Białka immunoglobulinopodobne spotykane są również u bakterii, a ich analiza wskazuje, że pochodzą one od genów eukariotycznych i zostały nabyte w trakcie ewolucji na drodze poziomego transferu genów .

    Oleozyny – białka występujące w komórkach roślin. W zależności od gatunku mają masę 15-26 kDa. Występują w organellach magazynujących tłuszcze określanych jako oleosomy. Organella te magazynują tłuszcze zapasowe, głównie triacyloglicerole, i otoczone są monowarstwą lipidową w której zakotwiczone są wystające na zewnątrz oleozyny. Połączane z błoną białka stabilizują struktury zapobiegać zlewaniu się kropli tłuszczu. Występowanie oleozyn stwierdzono zarówno u roślin wyższych oraz mszaków. U zielenic nie stwierdzono obecności białka jednak analiza genomu wskazuje na kodowanie białek o podobnej sekwencji. W genomie Arabidopsis thaliana znajduje się 17 genów kodujących oleozyny, 5 z nich jest aktywnych w nasionach, 3 są aktywne zarówno w nasionach, jak i pyłku, a 9 w komórkach tapetum. Mutacja cicha – mutacja sekwencji nukleotydowych, która nie ma wpływu na funkcjonowanie genomu. Są to mutacje w pozagenowym DNA, w niekodujących fragmentach genów i mutacje synonimiczne. Ok. 95,5% ludzkiego genomu może ulec mutacji bez znaczących zmian.

    Farmakogenomika - dział nauki z pogranicza farmakologii i genetyki zajmujący się badaniem wpływu całego genomu danej osoby (polimorfizm genów) na odpowiedź na farmakoterapię, a także na badaniu genomu w celu wykrycia nowych potencjalnych punktów uchwytu dla leków.

    Geny homeotyczne, geny homeoboksowe (ang. homeobox genes, z gr. ηομεος = podobny) – grupa genów kontrolujących rozwój morfologiczny poszczególnych części ciała w początkowych stadiach rozwoju zarodkowego, zarówno u bezkręgowców jak i kręgowców. Mutacje w obrębie tych genów zazwyczaj nie wpływają negatywnie na układ segmentów ciała, ale prowadzą do stanu określanego mianem homeosis, w którym określony segment zostaje zastąpiony przez inny. Wynika to z tego, że w przypadku takiej mutacji niektóre komórki otrzymały w czasie rozwoju zarodka błędną informację pozycyjną i dlatego zachowują się w niewłaściwy dla siebie sposób. Geny homeotyczne niższych bezkręgowców oznacza się HOM, u wtóroustych – Hox, a u człowieka – HOX.

    Dodano: 29.03.2010. 17:12  


    Najnowsze