映射的蛋白质抑制植物生长

研究人员第一次,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)公司已经开发出一种映射方式调控转录因子的作用,基因表达的蛋白质发挥关键作用,决定植物的生理特征。他们的工作揭示了前所未有的见解基因调控网络和识别新图书馆的DNA部分,可用于优化基因工程在植物的努力。

“转录因子调节植物生长,他们生产多少水果,和他们的根架构是什么样子,”说Niklas无角的主要作者研究在《华尔街日报》上的研究电池系统和研究员能源部联合生物能源研究所(JBEI),这是由伯克利实验室。“通过破译他们的监管作用,我们可以确定新的战略工程师更多drought-resilient生物能源作物和其他植物与农艺性状的改善。”

胡默尔和研究高级作者帕特里克•施教师科学家在伯克利实验室的生物科学领域和植物生物系统公司设计总监JBEI,着手开发一种方法来描述大量的转录因子在植物同时进行。虽然这样做存在其他生物模型的方法,如动物、昆虫、真菌,将它们应用于植物具有挑战性,由于其复杂性和破坏细胞壁的存在。

“到目前为止,这些研究一直做零碎的植物,我们只有了解一个特定的转录因子的功能,因为一群研究人员多年来一直专注于它,”施说,创新也是一个侦探的基因组学研究所。“所以,我们试图做的是想出一个办法地图数以百计的这些转录因子的活性植物在同一时间。”

为了解决这个挑战,Hummel和施采用瞬时表达系统之前他们已经开发出了用于构建植物合成生物学工具。在这里,他们使用了系统描述,同时,网络超过400个转录效应领域的烟草植物烟草benthamiana植物合成生物学,从未实现。

他们接着一个广泛的文献回顾,试图匹配转录因子的功能,他们发现与先前的工作集体识别单个转录因子的功能在他们的网络。

“我们能够显示这是人们看到当他们单独研究了基因表达的转录因子发挥作用,这就是我们所看到的,当我们学习了在平行,”施说。“这实际上最终调整的很好。这让我们相信,我们可以将我们的数据集集成到基因调控网络来识别关键转录因子工程重要的植物特征。”

一个令人惊讶的发现类似的机制的研究是在远亲真核生物转录调控。通过分析转录因子的功能调控在植物和酵母,研究人员发现共享功能,强调深入守恒的基因调控机制的存在。

“我们惊讶地发现,许多转录因子调控域功能相同的植物和酵母,“无角的说。“然后,我们扩展这对酵母演示机器学习算法训练数据集可以确定植物的监管领域工作。”

这个研究的发现对于农业和可持续发展具有重要意义。转录因子发挥着至关重要的作用在决定植物的重要特征,因此了解它们是如何工作的将帮助科学家开发策略来改进农业生产方式,解决环境挑战。

“我们可以确定新的战略工程师更多drought-resilient生物能源作物和其他植物与农艺性状的改善。”

——Niklas无角的

展望未来,研究人员旨在扩大他们的方法来研究所有转录因子拟南芥,一个广泛研究的模式植物。这将进一步加速理解植物的基因调控和促进植物生物学领域的进步。

“我们的工程师的能力和修改植物是依赖我们的各种性状是如何监管的基本理解,”施说。”的理解关键转录因子可能是主监管机构感兴趣的特征,我们可以确定新的策略来改善生物能源相关的特征。”

参考:无角的NFC,周,李B,马克尔K, Ornelas IJ,施点。trans-regulatory景观植物的基因网络。电池系统。2023;14 (6):501 - 511. - e4。doi:10.1016 / j.cels.2023.05.002

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