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植物-人細胞:揭秘進化之路

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摘要:實驗室形成的植物細胞與人細胞融合體讓科學家們找到了一種研究染色質功能進化的新方法

2016年12月9日 訊/生物谷BIOON/--一種實驗室形成的植物細胞與人細胞融合體讓科學家們找到了一種研究染色質功能進化的新方法。

人的染色質在許多方面和嚙齒動物、靈長類動物及其他近親都很相似。但研究人員并不知道這些相似性是否在人與其他遠親物種(如植物)之間也存在。現在,研究人員創造出了一種新型植物-人雜交細胞,從而揭示了植物與動物王國之間染色質功能進化的保守程度,相關成果近期發表在《ACS Synth. Biol》上。

植物-人細胞:揭秘進化之路

細胞融合導致植物細胞的染色質駐留在了人細胞中并轉錄,表明植物染色質能夠使用人細胞質的物質發揮功能。早在1976年研究人員將人宮頸癌細胞和煙草細胞融合,但是6天后細胞就死掉了,而七八十年代之間關于植物-人細胞融合體的嘗試都無一成功。在這項研究中,由日本鳥取大學的Mitsuo Oshimura領導的小組將擬南芥細胞和人骨癌細胞融合在了一起,擬南芥是基因研究中常用的一種小型開花模式植物。

Oshimura及其同事首先將增強綠色熒光蛋白(EGFP)基因及抗殺稻瘟菌素基因引入到擬南芥細胞中,然后將植物細胞與人骨癌細胞結合在一起使它們融合,再將它們暴露在殺稻瘟菌素下,結果發現這些融合細胞并未被殺死,同時還顯示綠色,表明植物細胞中的基因可以在人細胞中表達。

接下來,他們分析了這些帶有綠色熒光的細胞的染色質,結果在至少一條染色體上找到了來自兩種細胞的DNA片段,表明細胞染色質發生了融合。他們還發現雜交細胞中的大多屬植物DNA都來自植物細胞10條染色體中的3條。60天后,研究人員發現細胞中這些融合染色質消失了,同時出現了兩條新的染色質。他們還發現了著絲點,這對細胞分裂非常重要。同時他們通過DNA檢測發現雜交細胞表達462個主要來自那三條融合染色質的擬南芥基因,“我們發現植物的染色質可以被人細胞控制元件控制,”Oshimura說道;而植物細胞的控制元件基因并未表達。這些發現表明在進化樹上相距甚遠的植物細胞和人細胞之間的細胞分裂及基因表達機制是保守的。

Oshimura希望使用這些雜交細胞去研究清楚染色質功能從植物細胞到人細胞之間的進化之路,同時修飾植物染色質用于農業。因為動物細胞的染色體修飾遠比植物細胞容易,因此科學家們也許可以在雜交細胞中修飾植物細胞基因,然后將之轉回到植物細胞中。

美國密蘇里大學的James A.Birchler認為這在短期內很難實現,因為目前還沒有方法可以將修飾后的染色體從人細胞再回輸到植物細胞中。但他認為這種雜交細胞為研究基因表達的進化過程帶來了曙光。同時還需要進一步實驗研究是否細胞將植物DNA轉錄成了RNA以及為什么會發生這樣錯位的轉錄。“這些都是很有意思并值得研究的進化問題。”生物谷 Bioon.com)


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原文出處:Maintenance and Function of a Plant Chromosome in Human Cells

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