Identificación de los homólogos del gen KNL2 en los principales linajes de plantas. (A) Estructura proteica de KNL2 en Arabidopsis. El dominio SANTA y el motivo CENPC-k se indican mediante recuadros de diferentes colores. (B) El número de homólogos de KNL2 en 90 especies de plantas representativas. El árbol filogenético se adopta del árbol común NCBI. Los nombres de las especies de color azul, verde y naranja indican algas, briófitas y plantas vasculares, respectivamente. Los cuadros rojos significan que no pudimos recuperar KNL2 de estas especies. (C) Las relaciones filogenéticas de las especies analizadas se adaptaron de Banks et al. (2011). (D) El número de homólogos de KNL2 identificados en los genomas de crucíferas (Brassicaceae) analizados. Crédito: Biología Molecular y Evolución (2022). DOI: 10.1093/molbev/msac123
El gen KINETOCHORE NULL2 (KNL2) juega un papel importante en la incorporación de la histona CenH3 en el centrómero de los cromosomas y, por lo tanto, es importante para la división celular. Este mismo gen también es importante para la producción de dobles haploides, con lo que se puede acelerar considerablemente la generación de líneas homocigóticas para el fitomejoramiento. Un equipo de investigación internacional liderado por el Instituto IPK Leibniz ha reconstruido la historia evolutiva del gen y lo ha clasificado por primera vez. Los resultados ya han sido publicados en Biología Molecular y Evolución.
En los organismos vivos, las células se dividen y reproducen de dos formas, mitosis y meiosis. La mitosis da como resultado dos células hijas idénticas, mientras que la meiosis da como resultado cuatro células sexuales.
Durante las divisiones celulares mitóticas y meióticas, las fibras del huso se unen a los cromosomas a través de una región especial llamada centrómero para separar las cromátidas hermanas. El centrómero consta de ADN centromérico y un complejo multiproteico, el cinetocoro.
El cinetocoro asegura la correcta segregación (distribución) de los cromosomas entre las dos células hijas y, por lo tanto, mantiene la estabilidad del genoma en los organismos eucariotas.
En las plantas, los defectos en la función del centrómero (cinetocoro) a menudo dan como resultado la formación de células con un número anormal de cromosomas (poli y/o aneuploidía) que conducen a un desarrollo anormal de la planta. En animales y humanos, los defectos en la función del centrómero (cinetocoro) resultan en apoptosis y muerte celular o en el inicio y progresión del cáncer, así como en varios trastornos genéticos.
La histona CenH3 es esencial para la formación y función del cinetocoro. Se incorpora al centrómero en un proceso de varios pasos que está determinado en gran medida por una proteína específica, llamada KINETOCHORE NULL2 (KNL2), además de varios otros factores.
Mediante la manipulación de KNL2, ya ha sido posible producir haploides dobles en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Esto es muy importante porque permite generar líneas homocigotas en una sola generación en lugar de cinco o más, como suele ser el caso en la crianza convencional.
Para comprender mejor el origen y la diversificación del gen KNL2, un equipo internacional de científicos dirigido por el Instituto IPK Leibniz reconstruyó su historia evolutiva en el reino vegetal.
«Nuestros resultados indican que el gen KNL2 en las plantas ha sufrido tres duplicaciones antiguas independientes en helechos, pastos y eudicotiledóneas», dijo la Dra. Inna Lermontova, jefa del grupo de investigación de Biología Kinetochore en IPK. «Además, pudimos demostrar que los genes KNL2 previamente no clasificados se pueden dividir en dos grupos: αKNL2 y βKNL2 en eudicotiledóneas, y γKNL2 y δKNL2 en pastos».
«También confirmamos que la variante βKNL2 de Arabidopsis recientemente identificada desempeña un papel en la localización centromérica de CenH3 y en el control de la división celular, como se ha demostrado para la variante αKNL2. Por lo tanto, consideramos un βKNL2 como un nuevo candidato para su uso en la inducción haploide. enfoques.»
En general, el estudio proporciona una nueva comprensión de la diversificación evolutiva del gen KNL2 y sugiere que los genes KNL2 duplicados específicos de la planta tienen un impacto significativo en el centrómero y el cinetocoro y, por lo tanto, también están involucrados en el mantenimiento de la estabilidad del genoma.
Sheng Zuo et al, Duplicaciones recurrentes específicas de plantas de KNL2 y su función conservada como factor de ensamblaje de cinetocoros, Biología Molecular y Evolución (2022). DOI: 10.1093/molbev/msac123
Proporcionado por Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research
Citación: El equipo de investigación clasifica el gen clave para la división celular por primera vez (8 de julio de 2022) recuperado el 10 de julio de 2022 de https://phys.org/news/2022-07-team-key-gene-cell-division.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.
