สล็อตแตกง่าย จังหวะทางชีวภาพมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ ตั้งแต่การเต้นของหัวใจไปจนถึงจังหวะของพืชดอก จังหวะนี้ในบางกรณีถูกกำหนดโดยการสั่นในกิจกรรมของโปรตีน ที่มีอยู่ในเซลล์ของเรา ซึ่งทำเครื่องหมายจังหวะของกระบวนการที่พวกเขาควบคุม ออสซิลเลเตอร์หลักสองตัวคือนาฬิกาชีวิตและวัฏจักรของเซลล์ นาฬิกาชีวิตซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์เมื่อปีที่แล้ว มีหน้าที่สร้างการสั่นของ
กระบวนการทางชีววิทยาที่ประสานกับวัฏจักรกลางวัน
และกลางคืน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของแสงและอุณหภูมิที่เกี่ยวข้อง ในทางกลับกัน วัฏจักรเซลล์มีหน้าที่ในการแบ่งตัวและการเติบโตของเซลล์ หากวัฏจักรเซลล์ทำงานไม่ถูกต้อง ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตก็น่าทึ่งมาก ที่ทราบกันดีที่สุดคือการพัฒนาของมะเร็ง ดังนั้น,
ตอนนี้ ทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยพันธุกรรมทางการเกษตร (CRAG) ซึ่งนำโดยนักวิจัยของ CSIC Paloma Mas ได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกในพืชว่านาฬิกาชีวิตจะควบคุมความเร็วของวัฏจักรเซลล์และด้วยเหตุนี้ ควบคุมการแบ่งเซลล์และการเจริญเติบโตโดยประสานกับวัฏจักรกลางวันและกลางคืน Paloma Mas นักวิจัยหลักของการศึกษากล่าวว่า “เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่านาฬิกาชีวิตเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิดและกำหนดเวลาของวัฏจักรเซลล์ในพืช
โปรตีน TOC1 ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้นาฬิกาชีวิตและการแบ่งเซลล์ช้าลง
การค้นพบนี้ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารDevelopmental Cell ในสัปดาห์นี้ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้พืชต้นแบบArabidopsis thaliana ทีมงาน CRAG ใช้พืชดัดแปลงซึ่งนาฬิกาชีวิตเดินช้าลงเนื่องจากการสะสม TOC1 ที่เพิ่มขึ้นและคงที่ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของนาฬิกาชีวิตพืช จากการศึกษาพบว่าพืชและใบมีขนาดเล็กกว่าปกติ “เมื่อเรานับจำนวนเซลล์ในใบของพืชที่แสดง TOC1 มากเกินไป เราพบว่ามีเซลล์น้อยลง ซึ่งแนะนำว่าการปรับเปลี่ยนนาฬิกาชีวิต เรายังปรับเปลี่ยนอัตราการแบ่งเซลล์ด้วย” Jorge Fung อธิบายก่อน – นักศึกษาปริญญาเอกและผู้เขียนคนแรกของงาน
นอกจากนี้ ทีมวิจัยของ CRAG ยังได้สังเกตถึงผลกระทบที่ตรงกันข้ามโดยการลดปริมาณ TOC1: “ไม่เพียงแต่นาฬิกาชีวิตจะเดินเร็วขึ้นเมื่อมี TOC1 น้อยกว่า แต่ยังทำให้วัฏจักรของเซลล์เร็วขึ้นด้วย” Paloma Mas กล่าว ดังนั้น ผู้เขียนจึงแสดงให้เห็นว่านาฬิกาชีวิตเป็นตัวกำหนดจังหวะของวัฏจักรเซลล์
TOC1 ยับยั้งยีนวัฏจักรเซลล์ที่จำเป็น
เพื่อเผยให้เห็นว่านาฬิกาชีวิตควบคุมวัฏจักรของเซลล์อย่างไร นักวิจัยได้วิเคราะห์ระยะเวลาของวัฏจักรเซลล์แต่ละเฟสในใบของพืชที่แสดงออกถึง TOC1 มากเกินไป และเปรียบเทียบกับพืชควบคุม พวกเขาค้นพบว่าพืชที่มีวัฏจักรชีวิตที่ยาวกว่านั้นใช้เวลาหลายชั่วโมงในช่วง G1 ของวัฏจักรเซลล์ “เซลล์ของพืชที่แสดง TOC1 มากเกินไปจะยังคงยาวกว่าในระยะ G1 และไม่เข้าสู่ระยะ S ในเวลาที่เหมาะสม” Jorge Fung กล่าว
จากการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนวัฏจักรเซลล์
ใน ใบ Arabidopsisนักวิจัยได้ค้นพบว่ายีนเหล่านี้หลายยีนได้เปลี่ยนแปลงการสั่นในพืชที่มี TOC1 สะสมสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เห็นได้ชัดว่าจุดสูงสุดของการแสดงออกของ ยีน CDC6 ในแต่ละวัน หายไปโดยสิ้นเชิงอันเป็นผลมาจากกิจกรรม TOC1 ที่เพิ่มขึ้น “CDC6 เป็นโปรตีนหลักในวัฏจักรของเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการทำซ้ำของ DNA ซึ่งเกิดขึ้นที่ระยะ S” Paloma Mas ชี้ให้เห็น
การทดลองเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่า TOC1 จับกับโปรโมเตอร์ของ ยีน CDC6เพื่อยับยั้งการแสดงออก “ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่ากลไกระดับโมเลกุลที่นาฬิกาชีวิตควบคุมวัฏจักรของเซลล์นั้นขึ้นอยู่กับฟังก์ชันการกดขี่ของ TOC1 บน CDC6” Paloma Mas อธิบาย “เป็นการค้นพบใหม่ในพืช” เธอกล่าวเสริม
การเปลี่ยนแปลงของนาฬิกาชีวิตส่งผลต่อการพัฒนาของเนื้องอก
สุดท้ายนี้ นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าหากนาฬิกาชีวิตควบคุมจังหวะเวลาของวัฏจักรเซลล์ มันก็อาจควบคุมการพัฒนาของเนื้องอกได้เช่นกัน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเซลล์เพิ่มจำนวนอย่างไม่สามารถควบคุมได้ เพื่อทดสอบแนวคิดนี้ ทีม CRAG ได้ติดเชื้อ พืช Arabidopsisด้วยแบคทีเรียที่กระตุ้นการก่อตัวของเนื้องอก และพบว่าเมื่อเทียบกับพืชปกติ การเติบโตของเนื้องอกในพืชที่แสดงออกถึง TOC1 มากเกินไป ดังนั้นเนื้องอกจึงเติบโตช้าลงในพืชที่มีนาฬิกาช้า
เห็นได้ชัดว่าความรู้เกี่ยวกับวิธีการควบคุมการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชมีความสนใจทางการเกษตรที่สำคัญ นอกจากนี้ การค้นพบนี้ยังเปิดโอกาสให้มีการศึกษาในอนาคตที่มุ่งเน้นไปที่การระบุกลไกที่ทำให้นาฬิกาชีวิตทำงานช้าลง โดยเป็นเครื่องมือในการรักษาที่เป็นไปได้ในการชะลอการพัฒนาของเนื้องอกในมนุษย์
ที่มา: ศูนย์วิจัยจีโนมเกษตร สล็อตแตกง่าย
