Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Lingkungan

Gen yang memberi bentuk pada inti tanaman ditemukan, juga mengatur toleransi tembaga – ScienceDaily


Para peneliti di Universitas Tokyo telah mengidentifikasi bagaimana arsitektur inti sel dapat mengubah aktivitas gen pada tumbuhan. Penemuan ini mengungkapkan pengetahuan mendasar tentang regulasi genom dan menunjukkan metode masa depan yang berpotensi memanipulasi ekspresi banyak gen secara bersamaan.

Untaian panjang DNA dan mesin protein yang dibutuhkan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan ekspresi gen terkandung, mengambang di dalam inti sel. Nukleus pada dasarnya adalah karung yang terbuat dari selubung membran ganda yang fleksibel yang didukung oleh kerangka protein bagian dalam yang berjaring halus yang disebut lamina nuklir.

“DNA tidak melayang tanpa tujuan di dalam nukleus. Kami berharap ada pemosisian spasial nonrandom gen di sekitar lamina nuklir,” kata Profesor Sachihiro Matsunaga yang memimpin proyek penelitian dari Fakultas Ilmu Perbatasan Universitas Tokyo, baru-baru ini diterbitkan di Komunikasi Alam.

Regulasi gen sering dipelajari pada tingkat satu dimensi untuk membaca urutan DNA. Lapisan tambahan regulasi gen ada dalam 3D dengan mengubah bentuk untai DNA. Contohnya termasuk kode epigenetik yang menentukan seberapa erat untaian DNA dan fenomena “gen ciuman,” di mana segmen jauh dari untai DNA melipat bersama dan mengubah aktivitas gen yang saling bersentuhan.

Hasil baru ini memberikan bukti untuk metode 3D lain dari regulasi gen yang tidak hanya melibatkan arsitektur genom, tetapi juga arsitektur wadahnya, nukleus.

Komunitas ilmiah telah lama mengetahui bahwa bentuk dan ukuran nukleus dapat berfluktuasi secara dramatis selama kehidupan sel dan bahwa perubahan ini bahkan dapat diatur sebagai “jam internal” untuk menentukan usia sel. Namun, penemuan ini telah dibuat dengan menggunakan sel hewan. Tumbuhan tidak memiliki gen yang secara evolusioner terkait dengan gen yang bertanggung jawab atas lamina nuklir pada hewan.

“Buku pelajaran biasanya memuat sedikit kalimat tentang lamina hewan, tapi sama sekali tidak ada penjelasan tentang lamina tumbuhan,” kata Matsunaga.

Pekerjaan sebelumnya pada tahun 2013 oleh beberapa anggota tim peneliti mengidentifikasi sekelompok empat protein yang dikenal sebagai CROWDED NUCLEI (CRWN) sebagai komponen paling mungkin dari lamina nuklir pabrik.

Untuk mengkonfirmasi keberadaan protein CRWN dalam lamina, para peneliti pertama-tama memasang tag fluorescent ke protein dan mengisolasi nukleus dari sel-sel akar tanaman thale cress muda, rumput pinggir jalan yang biasa digunakan di laboratorium penelitian. Kemudian mereka mengukur lokasi protein dalam gambar mikroskop resolusi sangat tinggi.

Gambar yang sangat diperbesar ini menunjukkan pola mirip jaringan yang dibentuk oleh protein CRWN di sekitar cangkang nukleus.

Sel tumbuhan yang sehat memiliki inti berbentuk oval, tampak seperti telur besar di tengah sel. Tanaman yang secara genetik diubah menjadi kekurangan protein CRWN memiliki inti yang lebih kecil dan bulat dari biasanya, kemungkinan menciptakan lingkungan yang lebih padat untuk DNA di dalamnya.

Para peneliti kemudian menyaring tanaman yang diubah secara genetik untuk melihat apakah ada gen lain yang memiliki tingkat aktivitas yang berbeda ketika gen crwn dihambat. Beberapa gen diketahui terlibat dalam merespon tembaga kurang aktif, menunjukkan bahwa entah bagaimana lamina inti terhubung dengan toleransi tembaga.

Tanaman yang kekurangan protein CRWN tumbuh lebih pendek dari tanaman sehat bahkan di tanah normal. Selada thale dengan gen crwn tidak aktif yang ditanam di tanah dengan kadar tembaga tinggi bahkan tumbuh lebih kecil dengan penampilan yang jauh lebih lemah, bukti lebih lanjut bahwa lamina inti memiliki peran dalam respons tanaman terhadap tekanan lingkungan.

Para peneliti juga memvisualisasikan lokasi fisik gen toleransi tembaga di dalam nukleus kadar tembaga normal dan tinggi. Pada tanaman sehat dalam kondisi tembaga tinggi, gen toleransi tembaga berkumpul bersama dan bahkan bergerak lebih dekat ke pinggiran inti. Gen toleransi tembaga tampak menyebar dan melayang di sekitar inti tanaman dengan gen crwn yang tidak aktif.

“Jika inti tumbuhan memiliki daerah berbeda untuk transkripsi aktif DNA, kemungkinan daerah itu akan berada di dekat lamina inti. Ini penting dan menarik karena berlawanan dengan sel hewan, yang kita tahu memiliki daerah aktif di tengahnya. inti sedangkan pinggiran tidak aktif, “kata Matsunaga.

Sebagian besar teknologi pengeditan gen untuk meningkatkan atau menurunkan aktivitas gen bekerja secara langsung pada tingkat satu dimensi untuk mengubah urutan DNA gen individu. Memahami bagaimana lamina inti mempengaruhi ekspresi gen dapat mengungkapkan metode masa depan untuk mengubah aktivitas banyak gen pada saat yang sama dengan menghitung ulang genom dan lamina inti.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP