Hoạt động điều hòa imprinted genes trong quá trình phát triển của hạt arabidopsis thaliana

ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình biểu thông tin di truyền thông qua giai đoạn dịch mã tạo protein hoạt động định đến sinh trưởng phát triển cá thể Hoạt động trình điều hòa biểu gene gọi “Epigenetic” thông qua việc cho phép không cho phép gene biểu đóng vai trò quan trọng BÀI THUYẾT TRÌNH MÔN SINH HỌC PHÂN TỬ Ở THỰC VẬT VÀ THU NHẬN CÂY CHUYỂN GENE CHỦ ĐỀ Hoạt động điều hòa imprinted genes trình phát triển hạt Arabidopsis thaliana Nhóm thuyết trình: 1.Nguyễn Bình 2.Đặng Huỳnh Quốc Hội 3.Lê Trọng Lư THỤ TINH KÉP Ở THỰC VẬT (Daniel Schubert and Justin Goodrich, 2003; Plant Epigenetics: MEDEA’s Children Take Centre Stage; Current Biology; Vol 13; R638–R640) Nội nhũ có nhiễm sắc thể 3n Phôi có nhiễm sắc thể 2n THÍ NGHIỆM (Andrew Ward; 2002; Genomic Imprinting, methods and Protocols; Vol 181, tr 339) THÍ NGHIỆM (Andrew Ward; 2002; Genomic Imprinting, methods and Protocols; Vol 181, tr 337) (Andrew Ward; 2002; Genomic Imprinting, methods and Protocols; Vol 181, tr 354) “Parent conflict”: Ảnh hưởng không cân đực (imbalanced crosses) trình phát triển hạt Arabidopsis thaliana IMPRINTED GENE Imprinted gene gene điều hòa để biểu từ allele bố từ allele mẹ giai đoạn phát triển định cá thể CÁC IMPRINTED GENE Ở ARABIDOPSIS (Raissig M., et al; Plantcell 2011;23:16-26) CÁC IMPRINTED GENE Ở ARABIDOPSIS Imprinted gen tập trung nghiên cứu gen MEDEA Polycomb (MEA) Các nghiên cứu Arabidopsis rằng: MEA có chức nhân tố kìm hãm phát triển nội nhũ (Kiyosue et al., 1999) Các biến đổi gen MEA nguyên nhân làm cho phôi bị chết (Chaudhury et al., 1997; Grossniklaus et al., 1998; Kiyosue et al., 1999) Tuncay Baubec, Ortrun Mittelsten Scheid; 2006; Medea in full self-control; TRENDS in Plant Science; Vol.11 No.10 HOẠT ĐỘNG ĐIỀU HÒA GENE MEA Giai đoạn phát sinh giao tử - Giai đoạn đầu: Gene MEA bị bất hoạt bị gắn nhóm methyl DNA Histon nhân tố MET1 PRC2 - Giai đoạn sau: Gene MEA hoạt hóa DME nhân cực Tuncay Baubec, Ortrun Mittelsten Scheid; 2006; Medea in full self-control; TRENDS in Plant Science; Vol.11 No.10 HOẠT ĐỘNG ĐIỀU HÒA GENE MEA Giai đoạn sau thụ phấn - Gene MEA từ Allen tiếp tục hoạt động tạo protein MEA hình thành phức hợp PRC2 - Gene MEA từ Allen đực bị bất hoạt bị gắn nhóm methyl gene histon DNA METHYLTRANSFERASE DNA Methyltransferases bao gồm loại nào? Ở thực vật, DNA methyltransferases gồm ba loại: MET1 (Liên quan tới trình tự CG) , CMT3 ( Liên quan tới trình tự CNG) DRM2 (Liên quan tới việc trình tự CHH) Vị trí hoạt động DNA Methyltransferases DNA? Trình tự CG, trình tự CNG (với vị trí N nucleotide ) CHH (với vị trí H A, C, T) DNA METHYLTRANSFERASE Blue bar, helitron transposon element; Red arrowheads, 182 bp direct repeats; Lolli pops, sites of DNA methylation (red, CG; blue, CNG; gray, CNN) MEA bị methyl hóa vùng trình tự : (1) AtREP2 (2) CG sites kb (3) 500bp upstream (4) MEA-ISR HOẠT ĐỘNG KÉP CỦA DME: DNA GLYCOSYLASE/LYASES (Mary Gehring , Wolf Reik , Steven Henikoff; DNA demethylation by DNA repair; Trends in Genetics Volume 25, Issue 2009 82 - 90) HOẠT ĐỘNG CỦA DME (Choi, et al; 2002) Trứng Nhị Noãn Thân Hoa Hạt VAI TRÒ CỦA DME A) Hạt lai bình thường sau ngày thụ phấn B) Hạt DME/dme lai sau dị hợp ngày tử thụ phấn C) Hạt lai đồng hợp tử dme/dme sau ngày thụ phấn D) Hạt bình thường từ hình B E) Hạt ngừng phát triển từ hình B a - Hạt không phát triển; v – Hạt bình thường; aem – Phôi ngừng phát triển; em - Phôi bình thường ; en – Nội nhũ; (Choi, et al; 2002) Jin Hoe Huh et al; Cellular Programming of Plant Gene Imprinting; j.cell.2008.02.018 MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE MEA Bất hoạt MEA từ allele đực phần đến từ hoạt động MET1 phần lớn việc methyl hóa protein Histon nhờ phức hợp Polycomb group ẢNH HƯỞNG CỦA MEA VÀ PHE ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN NỘI NHŨ (Xiao-Xue Wang and Li-Geng Ma; 2007; Journal of Integrative Plant Biology; 49 (1): 52−59) ẢNH HƯỞNG CỦA MEA VÀ PHE ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN NỘI NHŨ (Andrew Ward; 2002; Genomic Imprinting, methods and Protocols; Vol 181, tr 339) POLYCOMB GROUP Ở ARABIDOPSIS (José C Reyes, Ueli Grossniklaus; 2003; Diverse functions of Polycomb group proteins during plant development; Seminars in Cell & Developmental Biology 14; 77–84) PcG/trxG KIỂM SOÁT VÙNG PROMOTER (Achim Breiling et al; 2007; Biology of Polycomb and Trithorax Group Proteins; international Review of Cytology, Vol 258) KẾT LUẬN MEA Arabidopsis thaliana imprinted gene, trình phát triển nội nhũ Arabidopsis thaliana, MEA allele noãn hoạt động MEA allele hạt phấn bất hoạt Hoạt động điều hòa MEA có tham gia MET1, Polycomb group (bất hoạt gene) DME (hoạt hóa gene) MEA PHE có ảnh hưởng tương hỗ lẫn đảm bảo phát triển nội nhũ Các nghiên cứu liên quan tới imprinted gene trình phát triển phôi tiếp tục nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Olivier Leroy., et al; 2007; Polycomb group proteins function in the female gametophyte to determine seed development in plants; Development 134; 3639-3648 doi:10.1242/dev.009027 Célia Baroux., et al; 2006; Dynamic regulatory interactions of Polycomb group genes: MEDEA autoregulation is required for imprinted gene expression in Arabidopsis; Genes De; 20: 1081-1086 Xiao-Xue Wang and Li-Geng Ma; 2007; Polycomb-group (Pc-G) Proteins Control Seed Development in Arabidopsis thaliana L; Journal of Integrative Plant Biology; 49 (1): 52−59 H Cam and K M taskin; Charecterization of the pheres1 orthologs in the apomict boechera; Biotechnol & Biotechnol; EQ 23/2009/3 Daniel Schubert and Justin Goodrich, 2003; Plant Epigenetics: MEDEA’s Children Take Centre Stage; Current Biology; Vol 13; R638–R640 Andrew Ward; 2002; Genomic Imprinting, methods and Protocols; Vol 181 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tuncay Baubec, Ortrun Mittelsten Scheid; 2006; Medea in full self-control; TRENDS in Plant Science; Vol.11 No.10 (Achim Breiling et al; 2007; Biology of Polycomb and Trithorax Group Proteins; international Review of Cytology, Vol 258) (Mary Gehring , Wolf Reik , Steven Henikoff; DNA demethylation by DNA repair; Trends in Genetics Volume 25, Issue 2009 82 – 90) 10 Jin Hoe Huh et al; Cellular Programming of Plant Gene Imprinting; j.cell.2008.02.018 11 (José C Reyes, Ueli Grossniklaus; 2003; Diverse functions of Polycomb group proteins during plant development; Seminars in Cell & Developmental Biology 14; 77–84) 12 (Achim Breiling et al; 2007; Biology of Polycomb and Trithorax Group Proteins; international Review of Cytology, Vol 258) TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 Choi, Y., Gehring, M., Johnson, L., Hannon, M., Harada, J.J., Goldberg, R.B., Jacobsen, S.E., and Fischer, R.L.(2002) DEMETER, a DNA glycosylase domain protein, is required for endosperm gene imprinting and seed viability in Arabidopsis Cell 110:33–42 14 Gehring, M., Choi, Y., and Fischer, R.L.(2004) Imprinting and seed development Plant Cell16(suppl.): S203–S213 15 Kinoshita, T., Yadegari, R., Harada, J.J., Goldberg, R.B., and Fischer, R.L.(1999) Imprinting of the MEDEA Polycomb gene in the Arabidopsis endosperm Plant Cell11:1945–1952 16 Michael T Raissig, Ce´lia Baroux, and Ueli Grossniklaus (2011) Regulation and Flexibility of Genomic Imprinting during Seed Development The Plant Cell, Vol 23: 16–26 CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE ... 258) KẾT LUẬN MEA Arabidopsis thaliana imprinted gene, trình phát triển nội nhũ Arabidopsis thaliana, MEA allele noãn hoạt động MEA allele hạt phấn bất hoạt Hoạt động điều hòa MEA có tham gia... crosses) trình phát triển hạt Arabidopsis thaliana IMPRINTED GENE Imprinted gene gene điều hòa để biểu từ allele bố từ allele mẹ giai đoạn phát triển định cá thể CÁC IMPRINTED GENE Ở ARABIDOPSIS. ..BÀI THUYẾT TRÌNH MÔN SINH HỌC PHÂN TỬ Ở THỰC VẬT VÀ THU NHẬN CÂY CHUYỂN GENE CHỦ ĐỀ Hoạt động điều hòa imprinted genes trình phát triển hạt Arabidopsis thaliana Nhóm thuyết trình: 1.Nguyễn