Zahlavi

Vědci prokázali unikátní centromery u chromozómů kokotice evropské

28. 01. 2020

Rostlina kokotice evropská je známá díky svému parazitickému způsobu života. Méně se ví, že má degenerované chloroplasty, což jsou organely nepostradatelné pro většinu rostlin. Česko-německý tým vědců nyní objevil další zvláštnost tohoto rostlinného parazita – oblasti chromozómů zodpovědné za správné rozdělení dědičné informace při množení buněk jsou jiné, než je u rostlin běžné.

Kokotice evropská (Cuscuta europaea) je rostlina parazitující na jiných obyvatelích rostlinné říše – často je najdeme zcela ovinuté jejími tenkými, sivě zelenými stonky, jejichž speciální přísavné orgány pronikají až do cévních svazků hostitele a vysávají z nich potřebné živiny. Kokotice také nemá funkční chloroplasty, které by jí umožňovaly vyrábět při fotosyntéze zásobní cukry, a tak spoléhá na živiny vytvořené jinými rostlinami. Při bližším pohledu na dědičnou informaci této rostliny zjistili vědci z Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích a Leibnizova institutu rostlinné genetiky a výzkumu zemědělských rostlin v Gaterslebenu, že se od ostatních rostlin liší také stavbou a funkcí tzv. centromer.

Centromery jsou oblasti na chromozómu, které zajišťují rovnoměrné rozdělení dědičné informace při dělení buněk. Na centromery se přes speciální proteinový komplex - kinetochor - váže dělící vřeténko, které pak při dělení buňky táhne každou polovinu chromozómu (a tím i dědičné informace) na opačnou stranu. Kinetochor tak funguje jako jakási „spojka” mezi chromozómem a dělícím vřeténkem.

Obrazek2

Unikátní typ centroméry u kokotice evropské. Modře = DNA (chromozóm), růžově = histon CenH3, zeleně = mikrotubuly dělícího vřeténka, kinetochor není barven

Nový typ připojení

U eukaryotických organizmů, jako jsou rostliny a živočichové, je poloha kinetochoru (a tím i vazba dělícího vřeténka) určena speciální bílkovinou, histonem CenH3. Z hlediska napojování dělícího vřeténka pak rozlišujeme dva typy chromozómů: monocentrické, kde je centroméra i CenH3 jen v jedné, malé oblasti, a dělící vřeténko se tedy váže na jedno konkrétní místo chromozómu, a holocentrické, kde jsou histony CenH3 (a tedy i vazebná místa) rozmístěny rovnoměrně po celém chromozómu.

Právě druhý, holocentrický typ mají podle dřívějších pozorování tvaru chromozómů některé druhy kokotic, proto bylo překvapením, když u kokotice evropské objevil česko-německý tým s využitím moderních imunologických a mikroskopických postupů zcela nový typ připojení. Dělící vřeténko se sice váže na celý chromozóm, podobně jako u ostatních druhů kokotice, ale histon CenH3 se vyskytuje pouze na několika omezených oblastech chromozómu. Jeho poloha tedy u kokotice evropské vůbec neurčuje místo připojení dělícího vřeténka.

Zatím je známo jen několik druhů organizmů, kde místo napojení není vyznačeno histonem CenH3. Jsou to hlavně některé druhy hmyzu s holocentrickými chromozómy. Těm ale zase chybí histony CenH3 úplně. Typ centromery nalezený u kokotice evropské je tak zcela unikátní a jeho další studium může vést k pochopení molekulárních mechanizmů, které určují polohu centromer na chromozómech.

Publikace: Oliveira L.Neumann P., Jang T.Klemme S., Schubert V., Koblížková A., Houben A., Macas J. (2020) Mitotic spindle attachment to the holocentric chromosomes of Cuscuta europaea does not correlate with the distribution of CENH3 chromatin. Frontiers in plant science 10: 1799. DOI: 10.3389/fpls.2019.01799

Na titulním obrázku schéma stavby centroméry

Připravila: Ondřej Lenz, Biologické centrum AV ČR ve spolupráci s Alicí Horáčkovou, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Biologické centrum AV ČR

Přečtěte si také

Biologie a lékařské vědy

Vědecká pracoviště

Cílem výzkumu je poznávání procesů v živých organismech, a to na úrovni molekul, buněk i organismů. Biofyzikální výzkum se zabývá studiem vztahu DNA – protein a vlivu faktorů životního prostředí na organismy. V oblasti molekulární genetiky a buněčné biologie jsou studovány zejména signální cesty pro spouštění reakcí a odezvy cílových genů na tyto signály; zvláštní pozornost je věnována studiu buněčných mechanismů imunitních odpovědí. Sledovány jsou rovněž genomy mikroorganismů a procesy směřující k moderním technologiím přípravy látek s definovanými biologickými účinky. V oblasti fyziologie a patofyziologie savců a člověka je výzkum zaměřen na kardiovaskulární fyziologii, neurovědy, fyziologii reprodukce a embryologii s cílem vytvořit teoretické základy preventivní medicíny. V oblasti experimentální botaniky se výzkum věnuje genetice, fyziologii a patofyziologii rostlin a moderní rostlinné biotechnologii. Sekce zahrnuje 8 vědeckých ústavů s přibližně 1930 zaměstnanci, z nichž je asi 690 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce