DNA损伤反应(DDR)对于在挑战性环境中维持基因组完整性至关重要。DDR的调节机制在酵母和人类中已经建立了良好。然而,越来越多的证据支持这样的观念,即植物似乎采用了不同的信号通路,而这些信号通路基本上是未知的。在这里,我们报告了拟南芥(拟南芥)在DDR中与SNC1的修饰符,4相关的复合体亚基5A(MAC5A)的作用。MAC5A突变体中缺乏MAC5A会导致甲基甲磺酸甲酯(MMS),一种DNA损伤诱导剂。与该观察结果一致,MAC5A可以调节DDR基因的替代剪接,以保持对遗传毒性应激的适当反应。有趣的是,MAC5A与26S蛋白酶体(26SP)相互作用,并且其蛋白酶体活动是必需的。MAC核心亚基也参与了MMS诱导的DDR。此外,我们发现MAC5A,MAC核心亚基和26SP可能会协作以通过DDR进行高端诱导的增长抑制作用。总的来说,我们的发现揭示了MAC在MMS诱导的DDR中的关键作用在植物的生长和应激适应性中。
摘要:描述的是用于活细胞的配体指导的催化剂,生物正交化学的光催化激活。催化基是通过束缚的配体定位于DNA或微管蛋白的,红光(660 nm)光催化用于引发一系列DHTZ氧化,分子内二二二二二二二二二二二二氧化物,以及消除释放现场化合物的消除。Silarhodamine(SiR)染料,更常用地用作生物荧光团,用作具有高细胞相容性并产生最小单线氧的光催化剂。Hoechst染料(siR-H)和紫杉醇(siR-T)的商业上可用的共轭物分别用于将SIR定位于细胞核和微管蛋白。计算用于帮助设计新的氧化还原激活的光电,以释放苯酚或N-CA4,一种微管二动剂。在模型研究中,仅使用2 µm的SIR和40 µM光地摄影,在5分钟内完成了分离。原位光谱研究支持一种涉及快速分子内多尔斯 - 阿尔德反应的机制和确定消除步骤的速率。在细胞研究中,这种分离过程在光(25 nm)和siR-H染料(500 nm)的低浓度下成功。分解N-CA4会导致微管解聚和伴随细胞区域的降低。对照研究表明,H-H爵士在细胞内而不是在细胞外环境中催化脉冲。使用Sir-T,相同的染料作为光催化剂和荧光报告剂进行微管蛋白去聚合,并且在共聚焦显微镜下,由于活细胞中光催化脉冲,可以实时可视化微管蛋白去聚合。
* 通讯作者:Ute.Kraemer@ruhr-uni-bochum.de † 现地址:John Innes Centre, Norwich, NR4 7UH, UK。‡ 现地址:Centro de Biotecnolog ıa y Geno´mica de Plantas (UPM-INIA), Universidad Polite´cnica de Madrid, Pozuelo de Alarco´n, 28223, Spain。§ 现地址:Faculty of Biology, University of Mu¨nster, 48149 Mu¨nster, Germany。AS、JQ、MS、MRB、RF 和 VW 进行了实验,AS、BP、MK、MSES、GC 和 UK 进行了计算或其他数据分析,AS 和 UK 设计了研究并撰写了手稿,JQ 和 BP 也参与了贡献,所有作者都编辑了手稿。根据作者须知 (https://academic.oup.com/plcell) 中所述的政策,负责分发与本文所述研究结果相关的材料的作者是:Ute Kra¨mer (Ute.Kraemer@ruhr-uni-bochum.de)。
* 通讯作者:mlong@uchicago.edu (ML);jbergelson@uchicago.edu (JB);huangyuan@mail.kib.ac.cn (YH)。† 资深作者 ‡ 这些作者贡献相同 (YH、JC)。ML、JB 和 YH 设计了这项研究。YH 撰写了论文初稿。YH 和 JC 进行了所有实验,包括表型观察和分析、突变体生成、鉴定、表达、转录组和基因组测序以及进化分析。CD 和 SD 参与了群体遗传分析。CF 提供了植物材料。CF、YO、DL、SX 和 EM 修改了稿件。ML 和 JB 指导了这项研究,构思并监督了写作。根据作者须知 (https://academic.oup.com/plcell) 中所述的政策,负责分发与本文所述研究结果相关的材料的作者是:Manyuan Long (mlong@uchicago.edu)。
拟南芥中的可遗传碱基编辑可在 CESA3 处产生获得功能突变。A,纤维素合酶 3 (CESA3) 中的 esgRNA 靶标。C 到 T 的转变诱导
病毒-宿主共同进化常常会促使病毒逃逸免疫。然而,植物抗病毒的自然变异是否富含已知赋予植物必需抗病毒防御能力的 RNA 干扰 (RNAi) 途径基因仍不清楚。本文,我们报告了两项全基因组关联研究筛选,以探究野生采集的拟南芥种质对地方性黄瓜花叶病毒 (CMV) 的定量抗性的自然变异。我们证明,在两次筛选中与抗性显着相关的排名最高的基因可调控哥伦比亚-0 生态型中的抗病毒 RNAi。一个对应于减少休眠 5 (RDO5) 的基因通过促进病毒衍生的小干扰 RNA (vsiRNA) 的扩增来增强抗性。有趣的是,第二个基因被指定为抗病毒 RNAi 调节器 1 (VIR1),它抑制抗病毒 RNAi,因此通过 CRISPR/Cas9 编辑使其基因失活可增强 vsiRNA 的产生和 CMV 抗性。我们的研究结果确定了抗病毒 RNAi 防御的正向和负向调节器,它们可能在病毒-宿主共同进化中发挥重要作用。
图 8 LHY1 和 bHLH28 在 SNC1 表达调控中的作用。(a)来自 DAP-seq 数据库的 SNC1 基因座中两个转录因子 LHY1 和 bHLH28 的结合。这是从浏览器图像中重新绘制的。结合用彩色块表示,高度代表检测到的结合水平。(b)野生型或 bon1 中突变体 bhlh28 和 lhy1 的生长表型。植物在 22°C 下 16 小时/8 小时光照下生长。(c)通过定量实时聚合酶链反应 (qRT-PCR) 测定 bhlh28 和 lhy1 单突变体和双突变体与 bon1 的相对 SNC1 表达。肌动蛋白被用作参考基因,并将表达水平与 Col-0 进行比较。显示的是三次生物学重复的平均值,误差线表示标准差。不同字母表示基因型之间的统计学显著差异(p < 0.05,学生 t 检验)。(d)LHY1-GFP 和 bHLH28-GFP 与 SNC1 启动子区的染色质免疫沉淀 (ChIP)-qPCR 分析。分别在“A”位点和“B”位点(如 a 所示)检测到 LHY1-GFP 和 bHLH28-GFP 的结合。显示了两个独立生物学重复的数据。“N”位点(如 a 所示)是 SNC1 基因体上的一个区域,在 DAP-seq 数据库中未检测到 LHY1 或 bHLH28 的结合信号。“GFP”是用抗 GFP 抗体孵育的样品,“NoAb”是不含抗 GFP 抗体的样品。不同字母表示通过单因素方差分析(ANOVA)得出的基因型间统计学差异具有显著性(p < 0.05)[彩色图可在 wileyonlinelibrary.com 上查看]
CRISPR/LbCas12a系统(LbCpf1)被广泛应用于包括植物物种在内的基因组改造,但CRISPR/LbCas12a在不同植物物种和组织中的效率差异较大,编辑效率有待进一步提高。本研究通过优化crRNA表达策略和Pol II启动子,尝试提高CRISPR/LbCas12a在拟南芥中的编辑效率。值得注意的是,CRISPR/LbCas12a系统中tRNA-crRNA融合策略与RPS5A启动子的组合具有最高的编辑效率,而EC1f-in(crR)p驱动的CRISPR/LbCas12a的纯合突变体和双等位基因突变体比例最高。此外,所有纯合突变体和双等位基因突变体都可以稳定遗传到下一代,没有发生表型分离。本研究通过筛选出拟南芥中LbCas12a的最佳crRNA表达策略和启动子,提高了CRISPR/LbCas12a系统的编辑效率,为其他植物中CRISPR/LbCas12a方法的优化提供借鉴。
* 通讯作者:mlong@uchicago.edu (ML);jbergelson@uchicago.edu (JB);huangyuan@mail.kib.ac.cn (YH)。† 资深作者 ‡ 这些作者贡献相同 (YH、JC)。ML、JB 和 YH 设计了这项研究。YH 撰写了论文初稿。YH 和 JC 进行了所有实验,包括表型观察和分析、突变体生成、鉴定、表达、转录组和基因组测序以及进化分析。CD 和 SD 参与了群体遗传分析。CF 提供了植物材料。CF、YO、DL、SX 和 EM 修改了稿件。ML 和 JB 指导了这项研究,构思并监督了写作。根据作者须知 (https://academic.oup.com/plcell) 中所述的政策,负责分发与本文所述研究结果相关的材料的作者是:Manyuan Long (mlong@uchicago.edu)。
3 美国加利福尼亚州伯克利市加利福尼亚大学创新基因组学研究所 4 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学遗传学、细胞生物学和发育系。5 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学精准植物基因组学中心。6 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学基因组工程中心。