Keimzellen , wie ein Ei und Samenzellen , verbinden, um Stammzellen, die in jeden Gewebetyp reifen kann bilden. Aber wie Keimzellen entstehen ? Wir Menschen sind mit all den Keimzellen , die wir je produziert wird geboren. Aber in Sachen Pflanzen sind sehr unterschiedlich. Sie erzeugen ersten reifen , erwachsenen Zellen und erst später " umzuprogrammieren " einige von ihnen auf Ei- und Samenzellen zu produzieren.
Für eine Anlage zur Keimzellen zu schaffen , muss es zuerst löschen einen Schlüsselcode , eine Reihe von Tags, um DNA in das Genom als epigenetische Markierungen angebracht bekannt . Diese Markierungen unterscheiden aktive und inaktive Gene. Aber die Marke dienen eine weitere wichtige Rolle . Sie halten eine Vielzahl von schädlichen Transposons oder " springende Gene " inaktiv. Da die Zelle wischt den epigenetischen Code , aktiviert es Transposons , indem die neu gebildeten Keimzelle in großer Gefahr , ein dauerhaftes genetische Schäden .
Forscher am Cold Spring Harbor Laboratory ( CSHL ) von Professor und HHMI Investigator Robert Martienssen führte verkünden die Entdeckung eines Weges , der Transposons inaktiv zu halten , selbst wenn der epigenetische Code wird gelöscht hilft .
" Springende Gene " wurden erstmals vor mehr als 50 Jahren bei CSHL von Nobel - Preis ausgezeichneten Forscher Barbara McClintock identifiziert. Folgestudie ergab, dass springende Gene (oder Transposons ) sind lange, sich wiederholende DNA-Abschnitte . Sie ähneln Reste der alten Viren, die sich in ihre Wirts-DNA eingefügt haben . Wenn aktiv, kopieren Transposons selbst und springen um in das Genom . Sie können sich direkt in der Mitte von Genen einzusetzen, so unterbricht sie . Forscher haben festgestellt, dass mehr als 50% des menschlichen Genoms wird von Transposons hergestellt . Bemerkenswert ist, in Pflanzen , bis zu 90% des Genoms dieser repetitiven Sequenzen zusammengesetzt ist.
Wenn ein Transposon aktiviert ist, können sie sich innerhalb kritischer Gene einzufügen, zu stören Genfunktion und verursacht Unfruchtbarkeit und viele Krankheiten . Um diese allgegenwärtige Bedrohung von innen, hat die Zelle entwickelt strengere Mechanismen zur Bekämpfung der strenge Kontrolle über Transposon Aktivität aufrechtzuerhalten. Der primäre Mechanismus der epigenetischen Code , eine Art zweite Schicht der genetischen Information , die , wie unsere DNA wird verwendet, bestimmt . Epigenetische Markierungen schmücken menschliche DNA , die Abgrenzung aktiver und inaktiver Gene. Regionen des Genoms , die in Transposons reich sind stark mit Inaktivierung von Signalen , die Stille Transposons markiert.
Das Problem für Pflanzen, insbesondere , ist, dass einige Zellen zu eliminieren nahezu alle epigenetische Markierungen während der Wiedergabe . "Der Verlust dieser Marken setzt die Zelle in gewaltige Gefahr , vor allem in kritischen Zeiten wie Wiedergabe ", sagt CSHL Postdoc Kate Creasey , Ph.D., Blei Autor auf dem Papier in Nature erscheinen . " Es muss einen anderen Mechanismus, um diese Art von weitverbreiteten genomische Störung zu verhindern. "
Die CSHL Team entdeckte einen Weg , die genau dies tut. Der Weg beschreiben sie wirkt als ein ausfallsicherer zu Transposon Beschädigung zu verhindern, wenn die epigenetische Silencing verloren. Die Zelle verwendet kleine RNAs , wie mikroRNAs bekannt ist, um die Aufgabe zu erfüllen . MicroRNAs waren bereits bekannt , um die Genexpression während der Entwicklung regulieren. "Jetzt zeigen wir, dass microRNAs eigentlich Ziel Transposons , wenn sie in der Keimbahn (oder Fortpflanzungszellen ) aktiviert werden , zum Beispiel ", sagt Martienssen . "Dies deutet an, dass sie als ein Transposon Abwehrmechanismus entwickelt haben. "
In Zusammenarbeit mit Professor Blake Meyers an der Universität von Delaware, Martienssen und seine Kollegen festgestellt, dass microRNAs Stille Transposons durch eine neue Klasse von kleinen RNAs als easiRNAs bekannt. Tiere haben eine ähnliche Transposon Abwehrmechanismus , sagt Martienssen . " Der Weg haben wir Parallelen mit kleinen RNA -Systeme in der Tierkeimbahnen(so genannte Piwi- Interaktion RNAs oder piRNAs ), die auch Schutz vor Transposons , wenn das Genom neu programmiert wird entdeckt. "