.Copper makes seed pods explode
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.Copper makes seed pods explode
구리는 종자 꼬투리를 폭발시킵니다
막스 플랑크 소사이어티 리그닌(빨간색으로 염색됨)이라고 하는 딱딱한 폴리머는 폭발하는 종자 꼬투리의 세포벽에 정확한 패턴으로 침착됩니다. 연구자들은 이 리그닌을 형성하는 데 필요한 세 가지 락카제 효소를 확인했습니다. CRISPR/Cas9 유전자 편집에 의해 세 개의 유전자가 모두 녹아웃되면 세포벽에 리그닌이 형성되지 않습니다(파란색으로 염색됨). 크레딧: Miguel Pérez Antón JUNE 7, 2022
식물은 씨앗을 널리 퍼뜨리기 위해 수많은 전략을 발전시켜 왔습니다. 일부는 씨앗을 바람에 흩뿌리며, 다른 일부는 동물과 새에게 씨앗이 가득한 과일을 먹도록 유혹합니다. 그리고 터지는 유채과의 일종인 Cardamine hirsuta와 같은 몇 가지 희귀 식물은 씨앗을 모든 방향으로 추진하는 폭발하는 종자 꼬투리를 진화시켰습니다. PNAS 에 발표 된 새로운 연구 에서 독일 쾰른에 있는 막스 플랑크 식물 육종 연구 연구소의 Angela Hay와 동료들은 폭발하는 종자 꼬투리의 기계적 구조를 제어하는 유전자를 조사했습니다. 그들의 발견은 핵심 미량 영양소인 구리가 종자 꼬투리 에서 정확한 패턴의 리그닌을 형성하는 데 필수적이라는 것을 보여줍니다 .
-리그닌은 식물의 주요 구조 재료인 리그노셀룰로오스에서 발견되는 풍부한 식물 고분자 입니다 . 그것은 식물 세포벽에 존재하며 나무를 뻣뻣하게 만드는 역할을 합니다. C. hirsuta 종자 꼬투리는 2개의 긴 뚜껑으로 구성되어 있습니다. 씨앗이 흩어질 준비가 되면 이 밸브가 빠르게 분리되고 뒤로 감겨 넓은 지역에 씨앗을 발사합니다. 이 꼬투리의 폭발적인 특성에 대한 비밀은 경첩으로 연결된 3개의 단단한 리그닌 막대가 특징인 독특한 기계 설계에 있습니다. 이 경첩은 포드에 저장된 잠재적 에너지를 폭발적으로 방출하는 데 중요합니다.
-이러한 힌지 구조를 만들기 위해 리그닌은 내과피라고 불리는 단일 층의 종자 꼬투리 세포에 정확한 패턴으로 침착됩니다. b. Hay가 설명했듯이 "이 꼬투리를 폭발시킬 수 있는 기계적 설계는 이 단일 세포층에 정확한 패턴으로 놓여 있는 리그닌에 달려 있습니다. 우리는 이 리그닌 침착 패턴을 제어하는 것에 대해 거의 알지 못하기 때문에 식별에 착수했습니다. 이 과정을 제어 하는 유전자 우리는 폭발하는 종자 꼬투리에서 세포벽을 목질화하는 데 필요한 3개의 유전자를 발견했습니다.
이 유전자는 리그닌을 중합하는 laccase라고 하는 효소를 암호화합니다
. C. hirsuta 식물에 3개의 laccase 유전자가 모두 부족할 때 이 특정 세포 유형에는 리그닌이 부족합니다." 연구팀은 또한 C. hirsuta 종자 꼬투리 목질화에 필요한 SPL7이라는 또 다른 유전자를 발견했습니다. 이 유전자는 식물의 구리 수준을 조절하는 단백질을 암호화합니다. 연구원들은 돌연변이 스크린에서 SPL7을 발견했습니다. 이 유전자가 없는 돌연변이 식물은 또한 endocarpb 세포벽에 리그닌이 부족합니다. 리그닌이 없으면 더 이상 씨앗을 널리 퍼뜨릴 수 없습니다. 이러한 효과는 SPL7 돌연변이 식물이 구리 수준이 높은 토양에서 재배되었을 때 역전되었지만 구리 수준이 낮은 토양에서 재배된 경우에는 그렇지 않았습니다.
따라서 SPL7은 C. hirsuta 식물이 특히 구리 수준이 낮을 때 완전히 폭발하는 종자 꼬투리를 개발하기에 충분한 구리를 획득하는 데 도움이 됩니다. 그러나 구리는 폭발하는 종자 꼬투리의 기계적 구조에 어떤 영향을 줍니까? 흥미롭게도, 락카아제는 기능을 위해 구리에 의존하는 구리 결합 단백질입니다. "이 두 발견 사이의 연결 고리는 구리입니다."라고 Hay는 말합니다. "식물은 토양에 구리가 너무 적을 때 대처하기 위해 SPL7이 필요하고 락카제는 효소 활성을 위해 구리를 결합해야 합니다.
리그닌은 종자 꼬투리를 폭발시키는 역학에 중요하고 구리를 필요로 하는 락카제는 이 목질화를 조절하기 때문에 종자가 됩니다. SPL7에 의한 구리 수준의 제어에 따라 분산됩니다." 이러한 발견은 이러한 특별한 폭발 구조를 생성하는 유전자 및 세포 과정에 대한 중요한 새로운 통찰력을 제공합니다.
그들은 또한 이 과정에서 구리의 역할과 거의 이해되지 않은 목화 자체의 과정에 대해 새로운 시각을 제시했습니다. 이에 대한 한 가지 이유는 식물 세포벽에서 리그닌 중합에 많은 유전자 패밀리가 관련되어 있기 때문입니다. 따라서 각 유전자가 어떻게 관련되어 있는지 알아내는 것은 어려운 일이지만 CRISPR/Cas9 유전자 편집 및 조건부 유전자 발현과 같은 이 연구에서 보고된 접근 방식을 사용하여 해결할 수 있습니다. 토양의 구리 결핍은 다양한 방식으로 식물과 나무에 영향을 미치며 구리 비료를 사용하여 해결합니다. 낮은 구리 수준은 낮은 목질화로 인해 나무가 약화될 수 있기 때문에 임업에 특히 문제입니다.
"우리 연구는 SPL7과 락카제를 통해 구리 와 리그닌 사이의 분자적 연결을 만듭니다. 이러한 통찰력은 지속 가능한 산림 관리 를 위한 새로운 접근 방식에 영감을 줄 수 있습니다."라고 Hay가 설명합니다. 이러한 발견은 또한 미래에 보다 지속 가능한 바이오 연료 생산을 위해 중요할 수 있습니다. 리그 화 된 세포벽은 분해에 강하고 값비싸고 에너지 집약적인 전처리를 사용하여 분해해야하므로 바이오 연료 생산에 어려움이 있습니다.
Hay는 "우리 연구는 특정 세포 유형에서 목질화를 제어하는 세 가지 laccase를 식별합니다. 다양한 세포 유형과 식물 종에 걸친 리그닌 중합 의 유전적 제어를 이해하면 세포벽 공학 을 기반으로 한 바이오에너지의 새로운 지평을 열 수 있습니다 ."라고 말합니다.
추가 탐색 바이오에너지 과학자들이 더 나은 바이오연료 처리를 위한 유전적 경로를 발견하다 추가 정보: Miguel Pérez-Antón et al, Explosive seed dispersal은 laccases를 통한 국소 리그닌 침착을 위한 충분한 구리를 보장하기 위해 SPL7에 의존, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2202287119 저널 정보: 국립과학원 회보 막스플랑크협회 제공
https://phys.org/news/2022-06-copper-seed-pods.html
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메모 2206080434 나의 사고실험 oms 스토리텔링
식물이 종족보존을 위해 씨앗을 퍼뜨리는 폭발력을 지녔다.이 패턴이 유전자에 의해 진행되는데 종자 꼬투리 세포에서 정확하게 폭발한다는 것이다. 폭발적인 특성에 대한 비밀은 경첩으로 연결된 3개의 단단한 리그닌 막대가 특징인 독특한 기계적 매카니즘의 설계에 있다.
특정 물질인 구리는 종자 꼬투리를 폭발시킨다. 구리는 전도체 물질이고 생물학적 폭발력은 생태계가 종족을 퍼뜨리는데 전자들의 도움을 받는 물리적 기반현상을 엿볼 수 있다. 생물과 물리가 만나는 곳이 바로 종자 꼬투리 세포일듯 하다.
이로써 생물과 물리가 우주공간에서 어떻게 공존하며 확산하는지 외계 생물에 대해서도 다양한 추측이 가능하다. 구리는 우주 어느 구석에서든지 존재할테니..허허.
이는 마치 샘플c.oss가 베이스 꼬투리에서 oss의 설계에 따라 폭발적인 프랙탈 베이스 (2^43)를 연출하는 모습을 닮았다.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.quasi oms(standard)
0100000010=0,2
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0001000001
0010001000
0001010000
0000100100
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2000000000
0000001001
sample b.prime oms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
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00000000q00
000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
-Lignin is an abundant plant polymer found in lignocellulose, the main structural material of plants. It is present in plant cell walls and is responsible for stiffening wood. C. hirsuta seed pods consist of two long caps. When the seeds are ready to be scattered, this valve quickly disengages and rolls back to launch the seeds over a large area. The secret to the explosive properties of these pods lies in their unique mechanical design, featuring three rigid lignin rods connected by hinges. This hinge is important for the explosive release of the potential energy stored in the pod.
-To create these hinge structures, lignin is deposited in precise patterns in a single layer of seed pod cells called the endothelium. b. As Hay explained, "The mechanical design capable of exploding these pods depends on the lignin lying in the correct pattern in this single cell layer. Since we know very little about what controls this lignin deposition pattern, we set out to identify Genes Controlling This Process We found three genes required to lignify the cell wall in exploding seed pods.
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memo 2206080434 my thought experiment oms storytelling
Plants have the explosive power to spread seeds to preserve the species. This pattern is driven by genes, and it explodes precisely in the seed pod cells. The secret to its explosive properties lies in the design of a unique mechanical mechanism featuring three rigid lignin rods connected by hinges.
A specific substance, copper, explodes the seed pods. Copper is a conductive material, and the biological explosive power provides a glimpse into the physical basis of an ecosystem where electrons help spread species. The place where living things and physics meet seems to be the seed pod cells.
As a result, it is possible to make various assumptions about how living things and physics coexist and spread in outer space. Copper will exist in any corner of the universe... heh heh.
It resembles the appearance of sample c.oss producing an explosive fractal base (2^43) according to the design of oss in the base pod.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
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a0b00e 0dc0f0
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sample b.quasi oms(standard)
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sample b.prime oms(standard)
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sample c.oss(standard)
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cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
.Molecules found in mucus can thwart fungal infection
점액에서 발견되는 분자는 곰팡이 감염을 막을 수 있습니다
매사추세츠 공과 대학 Candida albicans 효모의 더 전염성이 강한 형태는 긴 필라멘트(왼쪽)입니다. MIT 연구원들은 뮤신 글리칸이 있는 환경에서 효모를 키울 때 원형의 무해한 형태로 남아 있음을 보여주었습니다(오른쪽). 크레딧: Julie Takagi JUNE 6, 2022
칸디다 알비칸스(Candida albicans )는 종종 인간의 소화관과 입, 비뇨기 및 생식 기관에 서식하는 효모입니다. 일반적으로 숙주에 질병을 일으키지 않지만 특정 조건에서는 유해한 형태로 전환될 수 있습니다. 대부분의 칸디다 감염은 치명적이지는 않지만 혈액, 심장 및 기타 신체 부위에 영향을 미치는 전신 칸디다 감염은 생명을 위협할 수 있습니다.
MIT 연구원들은 이제 칸디다 알비칸스( Candida albicans )와 상호작용하여 감염을 일으키는 것을 예방할 수 있는 점액 성분을 확인했습니다. 글리칸으로 알려진 이 분자는 점액을 구성하는 겔 형성 중합체인 점액의 주요 구성성분입니다. 뮤신에는 복잡한 당 분자인 다양한 글리칸이 포함되어 있습니다. MIT의 Andrew and Erna Viterbi 교수인 Katharina Ribbeck은 글리칸이 Candida albicans 뿐만 아니라 Pseudomonas aeruginosa 및 Staphylococcus aureus 와 같은 다른 병원체 를 길들이는 데 도움이 되도록 글리칸이 특화될 수 있다는 연구 결과가 증가하고 있다고 말합니다.
연구 그룹을 이끌고 있는 Ribbeck은 "점액이 모든 종류의 문제가 있는 병원체에 대한 독성 억제제를 많이 포함하는 광범위한 소분자 라이브러리를 표시하고 발견하고 활용할 준비가 되어 있다는 사실이 나타나고 있습니다."라고 말했습니다. 이러한 점액을 활용하면 연구원들이 새로운 항진균제를 설계하거나 질병을 유발하는 곰팡이를 기존 약물에 더 취약하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 현재 그러한 약물은 거의 없으며 일부 유형의 병원성 곰팡이가 이에 대한 내성을 개발했습니다. 연구팀의 주요 구성원에는 바젤 대학교의 연구원인 Rachel Hevey도 포함됩니다.
University of Georgia 의 생화학 및 분자 생물학 교수인 Micheal Tiemeyer ; 하버드 의과대학 외과 교수인 Richard Cummings; Merced의 캘리포니아 대학 분자 및 세포 생물학 부교수인 Clarissa Nobile ; 그리고 오하이오 주립 대학의 미생물 감염 및 면역 및 미생물학 교수인 다니엘 워즈니악(Daniel Wozniak). MIT 대학원생 Julie Takagi는 오늘 Nature Chemical Biology 에 게재된 논문의 주 저자입니다 . 우리 사이의 곰팡이 지난 10년 동안 Ribbeck과 다른 사람들은 점액이 불활성 폐기물이 아니라 잠재적으로 유해한 미생물을 통제하는 데 적극적인 역할을 한다는 것을 발견했습니다.
신체의 많은 부분을 덮고 있는 점액 내에는 서로 다른 미생물이 빽빽하게 들어차 있으며 많은 것은 유익하지만 일부는 해로운 것입니다. 칸디다 알비칸스(Candida albicans )는 포함되지 않은 경우 해로울 수 있는 미생물 중 하나로, 아구창으로 알려진 입과 인후 감염 또는 질 효모 감염을 유발합니다. 이러한 감염은 일반적으로 항진균제로 치료할 수 있지만 면역 체계가 약화된 사람에게서 발생할 수 있는 혈류 또는 내부 장기의 침습성 칸디다 알비칸스 감염의 치사율은 최대 40%입니다. Ribbeck의 이전 연구에서는 뮤신이 칸디다 알비칸스 세포가 둥근 효모 형태에서 미생물의 유해한 버전인 균사라고 하는 다세포 필라멘트로 전환되는 것을 방지할 수 있음을 보여주었습니다.
균사는 면역 체계 와 기본 조직 을 손상시키는 독소를 분비할 수 있으며 감염의 특징인 생물막 형성에도 필수적입니다. "대부분의 칸디다균 감염은 숙주 면역계와 항진균제 치료제에 본질적으로 내성이 있는 병원성 생물막으로 인해 발생하며 치료에 상당한 임상적 도전을 제기합니다"라고 Takagi는 말합니다. 점액에서 효모 세포는 계속 성장하고 번성하지만 병원성이 되지는 않습니다. "이러한 병원체는 건강한 개인에게 해를 끼치지 않는 것 같습니다."라고 Ribbeck은 말합니다. "점액에는 수백만 년에 걸쳐 진화한 무언가가 있어 병원체를 억제하는 것으로 보입니다." 뮤신은 긴 단백질 골격에 부착된 수백 개의 글리칸으로 구성되어 병솔 같은 구조를 형성합니다.
이 연구에서 Ribbeck과 그녀의 학생들은 글리칸이 뮤신 백본에서 분리된 칸디다 알비 칸 을 자체적으로 무장 해제할 수 있는지 또는 전체 뮤신 분자가 필요한지 탐구하기를 원했습니다. 백본에서 글리칸을 분리한 후 연구자들은 이를 Candida albicans 에 노출시켰고 이러한 글리칸 수집이 단세포 Candida 가 필라멘트를 형성하는 것을 방지할 수 있음을 발견했습니다. 그들은 또한 접착 및 생물막 형성을 억제하고 다른 미생물과의 Candida albicans 상호 작용의 역학을 변경할 수 있습니다. 이것은 인간의 타액과 동물의 위 및 장 점액에서 유래한 뮤신 글리칸에 대해 사실이었습니다. 이러한 컬렉션에서 단일 글리칸을 분리하는 것은 매우 어렵기 때문에 바젤 대학의 Hevey 연구팀은 점막 표면에 가장 풍부한 6가지 다른 글리칸을 합성하고 개별 글리칸이 칸디다 알비 칸을 무장 해제할 수 있는지 테스트하는 데 사용했습니다 .
"개별 글리칸은 현재 기술로 점액 샘플에서 분리하는 것이 거의 불가능합니다"라고 Hevey는 말합니다. "개별 글리칸의 특성을 연구하는 유일한 방법은 이를 합성하는 것인데, 이는 매우 복잡하고 긴 화학적 절차를 포함합니다." 그녀와 그녀의 동료들은 이러한 복잡한 분자를 합성하는 방법을 개발하는 전 세계적으로 소수의 연구 그룹에 속해 있습니다. Ribbeck의 연구실에서 수행된 테스트에 따르면 이러한 각 글리칸은 자체적으로 필라멘트화를 중지하는 능력을 최소한 어느 정도 보여주었으며 일부는 연구원들이 이전에 테스트한 여러 글리칸 모음만큼 강력했습니다.
Candida 유전자 발현 의 분석은 글리칸과의 상호작용에 따라 상향 조절되거나 하향 조절되는 500개 이상의 유전자를 확인했습니다. 여기에는 필라멘트 및 생물막 형성에 관여하는 유전자뿐만 아니라 아미노산 합성 및 기타 대사 기능과 같은 다른 역할도 포함됩니다. 이들 유전자 중 다수는 글리칸에 의해 활성화되는 마스터 조절자인 NRG1이라는 전사 인자에 의해 제어되는 것으로 보입니다. Ribbeck은 "글리칸은 실제로 생리학적 경로를 이용하여 그 미생물을 다시 배선하는 것 같습니다."라고 말합니다. "호주 호환성을 촉진하는 분자의 거대한 무기고입니다."
이 연구에서 수행된 분석을 통해 연구자는 특정 뮤신 샘플을 내부에서 발견된 글리칸 구조에 연결할 수 있게 되었으며, 이를 통해 이러한 구조가 미생물 행동과 어떻게 관련되는지 추가로 탐구할 수 있다고 Tiemeyer는 말합니다. "첨단 글리코믹 방법을 사용하여 우리는 뮤신 글리칸 다양성의 풍부함을 포괄적으로 정의하고 숙주와 미생물 모두에 대한 기능적 의미를 갖는 모티프로 그 다양성에 주석을 달기 시작했습니다."라고 그는 말합니다. 분자 라이브러리 이 연구는 녹농균 에 대한 Ribbeck의 이전 연구와 황색 포도구균 및 콜레라균 에 대한 진행 중인 연구와 결합되어 서로 다른 글리칸이 다양한 종류의 미생물을 무력화하는 데 특화되어 있음을 시사합니다.
그녀는 이러한 다양한 글리칸을 활용함으로써 연구자들이 다양한 전염병을 표적으로 하는 새로운 치료법을 개발할 수 있기를 희망합니다. 예를 들어, 글리칸은 칸디다 균 감염을 멈추거나 병원성 상태에서 형성하는 필라멘트를 분해하여 기존 항진균제에 민감하게 만드는 데 사용될 수 있습니다 . "글리칸만으로도 잠재적으로 감염을 역전시킬 수 있고 칸디다 균 을 신체에 덜 해로운 성장 상태로 전환시킬 수 있습니다."라고 Ribbeck은 말합니다. "그들은 또한 미생물을 개별화하여 면역 세포가 더 잘 관리할 수 있도록 하기 때문에 미생물을 항진균제에 민감하게 만들 수 있습니다." Ribbeck은 현재 약물 전달을 전문으로 하는 협력자들과 협력하여 체내 또는 피부와 같은 표면에 뮤신 글리칸을 전달하는 방법을 찾고 있습니다.
그녀는 또한 글리칸이 다양한 미생물에 어떻게 영향을 미치는지 조사하는 여러 연구를 진행하고 있습니다. "우리는 이 놀라운 자연 조절 분자 세트를 활용하는 방법을 배우면서 다양한 병원체를 통해 이동하고 있습니다."라고 그녀는 말합니다. Nobile은 "이 새로운 작업이 우리가 미래에 새로운 항균 요법을 개발하는 방법에 중요한 의미를 갖는다고 생각하기 때문에 이 새로운 작업에 대해 정말 흥분됩니다."라고 말합니다. "만약 우리가 이러한 보호 뮤신 글리칸을 인간 점막층으로 치료적으로 전달하거나 증가시키는 방법을 알아낸다면, 미생물을 공생 형태로 유지함으로써 인간의 감염을 잠재적으로 예방하고 치료할 수 있을 것입니다." 추가 탐색 연구는 점액이 미생물을 어떻게 길들이는지 보여줍니다
추가 정보: Rachel Hevey, Mucin O-글리칸은 칸디다 알비칸스 병원성의 천연 억제제입니다, Nature Chemical Biology (2022). DOI: 10.1038/s41589-022-01035-1 . www.nature.com/articles/s41589-022-01035-1 저널 정보: 네이처 케미컬 생물학 매사추세츠 공과대학 제공
https://phys.org/news/2022-06-molecules-mucus-thwart-fungal-infection.html
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