​​Лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН и Галле-Виттенбергского университета им. Мартина Лютера (Германия) провела эксперимент по обработке растений фитогормоном ауксином и разработала новую методику анализа транскриптомных данных.

— Магистральным направлением работы нашей лаборатории является изучение механизмов действия фитогормонов. Зная эти механизмы, мы можем манипулировать биологическими процессами, происходящими в растениях. Ауксин как основной регулятор роста известен давно и применяется в сельском хозяйстве. Но мы заинтересовались вопросом: как ауксин может контролировать все жизненно важные процессы на всех этапах развития растения? Понятно, что регуляторная сеть достаточно сложная, при помощи одних только классических молекулярно-генетических методов всю ее восстановить невозможно.

Поэтому мы используем биоинформатические подходы и обратились к транскриптомным данным. Транскриптом – это полная совокупность всех молекул РНК в клетке. Мы решили разработать метод, позволяющий не только учитывать, какие гены изменяют свою работу в ответ на стимул, но и учитывать, в какой степени изменяется работа этих генов. Такой подход позволил по-новому взглянуть на проблему. В конечном итоге мы поняли, что есть процессы, которые контролируются ауксином в очень четких границах изменения работы генов, — рассказала заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ, и.о. заведующей сектором системной биологии морфогенеза растений ИЦиГ СО РАН Елена Землянская.

Елена Землянская отметила, что биоинформатика сейчас активно развивается, появляется большое количество полногеномных данных, которые зачастую не успевают исчерпывающе анализировать. Поэтому методологию анализа просто необходимо совершенствовать.

— Эксперимент мы поставили достаточно стандартный. Мы работали с модельным объектом Arabidopsis thaliana, сформировали две группы растений: контрольных и обработанных ауксином. РНК выделяли из корней, потому что именно в корне ауксин — основной регулятор роста и развития. Затем проводили секвенирование РНК, чтобы получить полногеномные данные. Обработка растений в течение 6 часов не привела к существенным изменениям морфологии, но обеспечила запуск стабильного ответа на стимул на уровне молекулярных процессов, — говорит Елена Землянская.

Новый подход для анализа полнотранскриптомных данных, который разработали и применили ученые, позволил на основании стандартного эксперимента доказать существование неизвестного ранее принципа регуляции биологических процессов, по крайней мере при ответе на гормон ауксин. Сейчас предстоит проверить, насколько данный механизм универсален — при регуляции каких других генных сетей он также реализуется.

— Естественно предполагать, что существует некий механизм, который отвечает за скоординированную работу генов, контролирующих определенные биологические процессы. То есть гены, которые работают на один процесс, должны сходным образом отвечать на стимул. Мы выявили несколько таких биологических процессов, в основном они связаны с регуляцией экспрессии генов. Именно они контролируются в наиболее жестких интервалах. На основании полученных результатов нами была предложена модель действия ауксина, было выдвинуто предположение о существовании нескольких «бутылочных горлышек» в процессе регуляции ​экспрессии генов ауксином, — резюмировала Елена Землянская.

Подробности эксперимента изложены в журнале Scientific Reports.​
Фото Ильи Ельцова

Похожие новости

  • 08/07/2017

    Новосибирские ученые предложили новый подход к лечению гипертонии

    ​Ученые Новосибирского национального исследовательского государственного университета совместно с коллегами из институтов СО РАН (Институт химической биологии и фундаментальной медицины, Институт цитологии и генетики, Институт катализа) смогли понизить давление у крыс с артериальной гипертонией (с хронически повышенным артериальным давлением) с помощью метода генной терапии.
    795
  • 17/10/2016

    Новосибирские учёные исследуют искусственные наночастицы

    ​Группа специалистов из лаборатории радиоуглеродных методов анализа Новосибирского государственного университета и ряда институтов СО РАН провела исследование с помощью ускорительной масс-спектрометрии, результаты которого убедительно показали — искусственные наночастицы, которых в окружающей атмосфере становится всё больше, очень плохо выводятся из организмов млекопитающих.
    1432
  • 24/10/2016

    Новосибирские ученые разрабатывают биостимулятор роста растений на основе фитогормонов

    ​Сотрудница зеркальной лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики Новосибирского государственного университета, аспирантка Института цитологии и генетики СО РАН Дарья Новикова разрабатывает стимулятор роста и развития культурных растений на основе комплекса фитогормонов.
    1532
  • 05/12/2016

    Сибирские генетики и управление фотосинтезом

    ​Ученые Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН отвечают на вопрос о том, как на генетическом уровне регулируется синтез и распределение хлорофилла в разных органах растений, исследуя геномы обычного ячменя и ячменя частичного альбиноса, у которого нарушена выработка хлорофилла.
    1359
  • 26/01/2017

    Новосибирские ученые создали клеточную модель болезни Хантингтона

    ​Биологи Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН создали клеточную линию, которая моделирует болезнь Хантингтона. Для этого учёные внесли необходимые мутации в клетки с помощью современной технологии редактирования генома CRISPR\Cas9.
    1136
  • 04/08/2016

    Новосибирские физики и биологи будут диагностировать раковые заболевания

    ​Учёные из сектора оптических методов исследования наноструктурированных материалов Аналитико-технологического инновационного центра (АТИЦ) «Высокие технологии и новые материалы» НГУ, Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН, Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН и НИИ терапии и профилактической медицины работают над методикой диагностирования раковых заболеваний с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света.
    1612
  • 15/04/2016

    Новосибирские химики очищают водоёмы с помощью растений

    ​Учёные Новосибирского государственного университета занимаются исследованием растений, способных накапливать в своих тканях тяжёлые металлы, чтобы применять их для очистки водоёмов и почв от ядовитых веществ, которые попадают в окружающую среду с отходами промышленных предприятий.
    2069
  • 14/11/2017

    Новосибирские ученые вместе с коллегами из Германии построили 3d модель корня растения для исследования стволовых клеток

    ​Сотрудники лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ вместе с учеными из Института цитологии и генетики СО РАН и Фрайбургского университета (Германия) реконструировали 3d модель ядер клеток корня, чтобы изучить, как расположены в ткани стволовые клетки.
    347
  • 15/12/2016

    Новосибирские ученые исследуют возможные способы лечения генетических форм ожирения

    Студентка факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Анна Кулешова и выпускница ФЕН Юлия Пискунова занимаются на базе Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН изучением влияния «гормона сытости» лептина на экспрессию генов, контролирующих обмен веществ у мышей с ожирением.
    1062
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    1819