{"id":110328,"date":"2017-05-22T12:11:03","date_gmt":"2017-05-22T11:11:03","guid":{"rendered":"https:\/\/us.edu.pl\/klosownica-dwukloskowa-niepozorna-trawa-modelowa-naukowo\/"},"modified":"2019-11-05T11:18:28","modified_gmt":"2019-11-05T10:18:28","slug":"klosownica-dwukloskowa-niepozorna-trawa-modelowa-naukowo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/klosownica-dwukloskowa-niepozorna-trawa-modelowa-naukowo\/","title":{"rendered":"K\u0142osownica dwuk\u0142oskowa \u2013 niepozorna trawa modelowa naukowo"},"content":{"rendered":"

Artyku\u0142y z cyklu \u201eNauka i sztuka\u201d<\/a><\/p>\n

Dzi\u0119ki nowoczesnym technikom badawczym naukowcy mog\u0105 dzi\u015b nie tylko obserwowa\u0107 i analizowa\u0107 zmiany w organizacji genomu ro\u015blinnego, w tym spowodowane dzia\u0142aniem r\u00f3\u017cnych czynnik\u00f3w stresowych, lecz r\u00f3wnie\u017c dokonywa\u0107 jego edycji polegaj\u0105cej na \u201ezaprogramowanym\u201d wyci\u0119ciu fragmentu materia\u0142u genetycznego w celu otrzymania okre\u015blonej mutacji u\u017cytecznej w prowadzonych badaniach. Naukowcy z <\/strong>Wydzia\u0142u Biologii i Ochrony \u015arodowiska<\/a> Uniwersytetu \u015al\u0105skiego stosuj\u0105 ww. techniki w badaniach modelowego gatunku trawy \u2013 k\u0142osownicy dwuk\u0142oskowej (Brachypodium distachyon<\/em>).<\/p>\n

\n

\n\"Prof.
\nProf. dr hab. Robert Hasterok z Katedry Anatomii i Cytologii Ro\u015blin<\/span>

\nFot. Sekcja Prasowa U\u015a<\/span><\/p>\n

Podczas prowadzonych bada\u0144 naukowcy cz\u0119sto opieraj\u0105 si\u0119 na analizie tak zwanych organizm\u00f3w modelowych. Aby jaki\u015b gatunek m\u00f3g\u0142 zyska\u0107 taki status, powinien charakteryzowa\u0107 si\u0119 pewnymi unikalnymi cechami biologicznymi oraz musi zosta\u0107 szeroko zaakceptowany w takiej roli przez \u015brodowisko naukowe. W\u015br\u00f3d uznanych w biologii gatunk\u00f3w modelowych znalaz\u0142y si\u0119 m. in. muszka owoc\u00f3wka, mysz laboratoryjna, nicie\u0144 Caenorhabditis elegans<\/em> oraz ro\u015blina rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana<\/em>). Modelowym gatunkiem jest r\u00f3wnie\u017c k\u0142osownica dwuk\u0142oskowa (Brachypodium distachyon<\/em>) \u2013 niepozorna trawa badana od kilkunastu lat na Wydziale Biologii i Ochrony \u015arodowiska U\u015a przez zesp\u00f3\u0142 prof. dr. hab. Roberta Hasteroka<\/a>. Jej zalet\u0105 jest m.in. ma\u0142y, zawieraj\u0105cy niewiele sekwencji powtarzalnych genom j\u0105drowy, co znacznie u\u0142atwia prowadzenie r\u00f3\u017cnych bada\u0144 na poziomie molekularnym. Ponadto k\u0142osownica jest ro\u015blin\u0105 o kr\u00f3tkim cyklu \u017cyciowym, w zwi\u0105zku z czym badacze \u015brednio co cztery miesi\u0105ce otrzymuj\u0105 jej nowe pokolenie do analiz.
\n <\/p>\n

\"K\u0142osownica
\nK\u0142osownica dwuk\u0142oskowa (Brachypodium distachyon<\/em>)
\nuprawiana w szklarniach na WBiO\u015a 
\nFot. Sekcja Prasowa U\u015a<\/p>\n

Naukowcy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego badaj\u0105 m. in. chromosomy k\u0142osownicy dwuk\u0142oskowej, kt\u00f3rych liczb\u0119, kszta\u0142t, rozmiar, ale tak\u017ce szereg innych ciekawych w\u0142a\u015bciwo\u015bci mo\u017cna oceni\u0107 dzi\u0119ki zaawansowanym technikom cytogenetyki molekularnej. Opisuj\u0105 r\u00f3wnie\u017c wiele proces\u00f3w zachodz\u0105cych na poziomie cytomolekularnym. \u2013 Jednym z interesuj\u0105cych nas etap\u00f3w cyklu \u017cyciowego kom\u00f3rek k\u0142osownicy jest okres mi\u0119dzy podzia\u0142ami kom\u00f3rki, tzw. interfaza, nies\u0142usznie nazywany dawniej okresem spoczynkowym \u2013 m\u00f3wi prof. dr hab. Robert Hasterok. Dok\u0142adniejsze badania wykaza\u0142y, \u017ce w tej fazie kom\u00f3rka wykonuje przer\u00f3\u017cne wa\u017cne procesy zwi\u0105zane z realizacj\u0105 znajduj\u0105cej si\u0119 w jej j\u0105drze informacji genetycznej. Biolodzy chcieli zobaczy\u0107 m.in. rozmieszczenie chromosom\u00f3w w przestrzeni j\u0105dra kom\u00f3rkowego w tym okresie. Zadanie okaza\u0142o si\u0119 jednak trudne do wykonania ze wzgl\u0119du na typow\u0105 dla interfazy dekondensacj\u0119 chromatyny \u2013 w wyniku tego procesu pojawia si\u0119 problem z wyr\u00f3\u017cnieniem poszczeg\u00f3lnych chromosom\u00f3w. Aby zbada\u0107 ich rozmieszczenie w j\u0105drze interfazowym, naukowcy musieli zastosowa\u0107 unikaln\u0105 w badaniach ro\u015blin technik\u0119 malowania chromosom\u00f3w. \u2013 U\u017cywamy specjalnych barwnik\u00f3w fluorescencyjnych, kt\u00f3re w do\u015b\u0107 skomplikowany spos\u00f3b \u201enanosimy\u201d na poszczeg\u00f3lne pary chromosom\u00f3w w genomie. Dzi\u0119ki temu, \u015bledz\u0105c przy u\u017cyciu mikroskopu fluorescencyjnego j\u0105dro kom\u00f3rkowe w okresie mi\u0119dzypodzia\u0142owym, mo\u017cemy obserwowa\u0107, gdzie si\u0119 znajduj\u0105 i jak si\u0119 zachowuj\u0105 poszczeg\u00f3lne chromosomy. Odr\u00f3\u017cniamy je w\u0142a\u015bnie dzi\u0119ki kolorom, co wida\u0107 na zamieszczonych poni\u017cej zdj\u0119ciach mikroskopowych \u2013 m\u00f3wi naukowiec.<\/p>\n

\"J\u0105dro\"Pomalowane<\/p>\n

Po lewej: j\u0105dro interfazowe k\u0142osownicy dwuk\u0142oskowej z pomalowanymi chromosomami pary nr 2 (autor: dr Ewa Robaszkiewicz<\/a>), po prawej: pomalowane chromosomy nr 1 k\u0142osownicy dwuk\u0142oskowej paruj\u0105ce w profazie I podzia\u0142u mejotycznego (autor: dr Dominika Idziak-Helmcke<\/a>)
\n <\/p>\n

Zastosowana metoda mo\u017ce by\u0107 wykorzystywana do obserwowania wielu proces\u00f3w w r\u00f3\u017cnych tkankach ro\u015blinnych \u2013 korzenia czy p\u0119du, zwi\u0105zanych przyk\u0142adowo z r\u00f3\u017cnicowaniem si\u0119 kom\u00f3rek, a by\u0107 mo\u017ce nawet ze sposobem reagowania na poziomie kom\u00f3rkowym organizm\u00f3w poddanych czynnikom stresowym. Ro\u015bliny, w przeciwie\u0144stwie do zwierz\u0105t, inaczej na tego typu zmiany reaguj\u0105. Nie mog\u0105c si\u0119 przemieszcza\u0107, musia\u0142y wykszta\u0142ci\u0107 mechanizmy, kt\u00f3re pozwalaj\u0105 im przystosowa\u0107 si\u0119 do niekorzystnych warunk\u00f3w w miejscu ich bytowania, przyk\u0142adowo stresu suszy, nadmiernego zasolenia gleby czy niew\u0142a\u015bciwego na\u015bwietlenia. Wi\u0105\u017ce si\u0119 to m.in. z tzw. epigenetycznym poziomem organizacji materia\u0142u genetycznego. Badania prowadzone przy u\u017cyciu techniki malowania chromosom\u00f3w w po\u0142\u0105czeniu z innymi technikami badawczymi by\u0107 mo\u017ce pozwol\u0105 tak\u017ce tego typu zmiany obserwowa\u0107 i lepiej zrozumie\u0107 ich znaczenie.<\/p>\n

Badania cytomolekularne k\u0142osownicy dwuk\u0142oskowej maj\u0105 r\u00f3wnie\u017c wymiar ewolucyjny. Naukowcy opisuj\u0105 organizacj\u0119 genom\u00f3w obecnie \u017cyj\u0105cych gatunk\u00f3w ro\u015blin i por\u00f3wnuj\u0105 sekwencje DNA tych genom\u00f3w. Dzi\u0119ki temu mo\u017cna bada\u0107 ich histori\u0119 rodow\u0105 \u2013 tworzy\u0107 pewien rodzaj drzewa genealogicznego. Jak wyja\u015bnia prof. dr hab. Robert Hasterok, bezpo\u015brednie mo\u017cliwo\u015bci badawcze s\u0105 tu jednak mocno ograniczone,  nie ma bowiem dost\u0119pu do zakonserwowanych szcz\u0105tk\u00f3w biologicznych pradawnych ro\u015blin, kt\u00f3re s\u0105 nietrwa\u0142e i je\u015bli \u201eprzetrwa\u0142y\u201d do naszych czas\u00f3w, to na przyk\u0142ad w postaci\u2026 w\u0119gla kamiennego. \u2013 Z niego oczywi\u015bcie nie wyizolujemy historycznego ro\u015blinnego DNA. Mo\u017cemy jednak, na podstawie sekwencjonowania i por\u00f3wnywania genom\u00f3w wsp\u00f3\u0142czesnych gatunk\u00f3w ro\u015blin przy wykorzystaniu odpowiednich narz\u0119dzi bioinformatycznych, budowa\u0107 drzewa genealogiczne pokazuj\u0105ce histori\u0119 rozwoju ro\u015blin si\u0119gaj\u0105c\u0105 dziesi\u0105tki milion\u00f3w lat wstecz \u2013 przyk\u0142adowo a\u017c do pierwszego, maj\u0105cego pono\u0107 w swym genomie j\u0105drowym pi\u0119\u0107 chromosom\u00f3w, praprzodka traw. Na tej podstawie rekonstruujemy \u015bcie\u017ck\u0119 ewolucji, kt\u00f3ra doprowadzi\u0142a do powstania tak wa\u017cnych gospodarczo wsp\u00f3\u0142czesnych gatunk\u00f3w traw, jakimi s\u0105 zbo\u017ca: pszenica, ry\u017c, kukurydza, j\u0119czmie\u0144 czy \u017cyto, a tak\u017ce \u2013 cho\u0107 nie w sensie gospodarczym \u2013 badane przez nas gatunki Brachypodium <\/em>\u2013 wyja\u015bnia prof. Robert Hasterok.<\/p>\n

Biolodzy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego stosuj\u0105 obecnie nowe techniki badawcze, umo\u017cliwiaj\u0105ce tak\u017ce tzw. edycj\u0119 genomu pozwalaj\u0105c\u0105 w \u201ezaprogramowany\u201d spos\u00f3b usun\u0105\u0107 lub wprowadzi\u0107 do materia\u0142u genetycznego w zasadzie dowoln\u0105 sekwencj\u0119 DNA. \u2013 Wykorzystujemy w tym celu proces, kt\u00f3rego \u201enauczy\u0142y\u201d nas bakterie. Dzi\u0119ki niemu mikroorganizmy te wykrywaj\u0105 zmiany w obr\u0119bie w\u0142asnych kom\u00f3rek wynikaj\u0105ce z pojawienia si\u0119 obcego DNA \u2013 wprowadzanego przez paso\u017cytuj\u0105ce na nich wirusy. Obcy DNA, podobnie jak wirus komputerowy, mo\u017ce dokona\u0107 przeprogramowania metabolizmu kom\u00f3rkowego w taki spos\u00f3b, \u017ce kom\u00f3rka, zamiast \u201eskupi\u0107 si\u0119\u201d na namna\u017caniu w\u0142asnych bia\u0142ek, zaczyna syntetyzowa\u0107 bia\u0142ka umo\u017cliwiaj\u0105ce namna\u017canie si\u0119 wirusa. Bakterie jednak nie poddaj\u0105 si\u0119 bez walki. Po pierwsze potrafi\u0105 odkry\u0107 pr\u00f3b\u0119 przej\u0119cia kontroli przez wirusy, po drugie podejmuj\u0105 obron\u0119 na poziomie molekularnym, m.in. za pomoc\u0105 mechanizmu pozwalaj\u0105cego na rozci\u0119cie, a co za tym idzie, unieszkodliwienie obcego DNA \u2013 wyja\u015bnia prof. Robert Hasterok.<\/p>\n

Naukowcy na podstawie znajomo\u015bci tych proces\u00f3w opracowali narz\u0119dzie do kontrolowanej i selektywnej ingerencji w struktur\u0119 materia\u0142u genetycznego, na ten moment przede wszystkim w kom\u00f3rkach zwierz\u0119cych, w tym w kom\u00f3rkach cz\u0142owieka, ale coraz powszechniej tak\u017ce w kom\u00f3rkach ro\u015blinnych, zwane CRISPR\/Cas, pozwalaj\u0105ce m.in. na jego edycj\u0119. Na razie s\u0142u\u017cy ono przede wszystkim lepszemu poznaniu funkcji r\u00f3\u017cnych gen\u00f3w i kodowanych przez nie bia\u0142ek, ale niewykluczone, \u017ce w przysz\u0142o\u015bci b\u0119dzie tak\u017ce wykorzystywane w nowoczesnych terapiach niekt\u00f3rych, trapi\u0105cych ludzko\u015b\u0107 chor\u00f3b. Jak wyja\u015bnia naukowiec, zanim wykorzystano ten mechanizm, biolodzy dokonywali wy\u0142\u0105czania r\u00f3\u017cnych gen\u00f3w w badanych organizmach niejako na o\u015blep, co by\u0142o zwykle podej\u015bciem ma\u0142o efektywnym i czasoch\u0142onnym. Obecnie, dzi\u0119ki systemowi CRISPR\/Cas, naukowcy mog\u0105 poprzez wyci\u0119cie lub wstawienie okre\u015blonego fragmentu DNA uzyska\u0107 w \u201ezaprogramowany\u201d spos\u00f3b interesuj\u0105c\u0105 ich mutacj\u0119 potrzebn\u0105 do bada\u0144 danego organizmu. Wy\u0142\u0105czaj\u0105c okre\u015blone geny, opisuj\u0105 zmiany zachodz\u0105ce w r\u00f3\u017cnych procesach biologicznych. Przyk\u0142adowo, mog\u0105 wy\u0142\u0105czy\u0107 gen wa\u017cny dla podzia\u0142u kom\u00f3rkowego, by nast\u0119pnie obserwowa\u0107, czy proces ten nadal b\u0119dzie zachodzi\u0142, a je\u015bli tak, to w jaki spos\u00f3b. To tak\u017ce nowa przestrze\u0144 bada\u0144 nad k\u0142osownic\u0105 dwuk\u0142oskow\u0105 realizowanych obecnie przez kolejne pokolenia m\u0142odych naukowc\u00f3w w Katedrze Anatomii i Cytologii Ro\u015blin na Wydziale Biologii i Ochrony \u015arodowiska U\u015a.<\/p>\n

Autor: Ma\u0142gorzata K\u0142oskowicz<\/a><\/p>\n

\n

\"Prof.<\/strong><\/p>\n

Prof. dr hab. Robert Hasterok<\/strong> jest kierownikiem Katedry Anatomii i Cytologii Ro\u015blin na Wydziale Biologii i Ochrony \u015arodowiska Uniwersytetu \u015al\u0105skiego w Katowicach. Jego zainteresowania naukowe dotycz\u0105 organizacji cytomolekularnej ro\u015blinnego genomu j\u0105drowego ze szczeg\u00f3lnym uwzgl\u0119dnieniem modelowych traw z rodzaju Brachypodium<\/em>. Jest jednym z pionier\u00f3w i animator\u00f3w bada\u0144 prowadzonych z wykorzystaniem tych gatunk\u00f3w oraz jednym z za\u0142o\u017cycieli Mi\u0119dzynarodowej Inicjatywy Brachypodium. Wsp\u00f3\u0142autor kilkudziesi\u0119ciu publikacji w uznanych periodykach naukowych, prelegent na zaproszenie organizator\u00f3w licznych konferencji i zjazd\u00f3w naukowych, kierownik wielu presti\u017cowych projekt\u00f3w badawczych, zaanga\u017cowany dydaktyk.<\/p>\n

Fot. Sekcja Prasowa U\u015a<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Artyku\u0142y z cyklu \u201eNauka i sztuka\u201d<\/a><\/p>\n

[…]<\/p>\n

Read More…<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_expiration-date-status":"","_expiration-date":0,"_expiration-date-type":"","_expiration-date-categories":[],"_expiration-date-options":[]},"categories":[24],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110328"}],"collection":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=110328"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110328\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=110328"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=110328"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=110328"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}