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Des chercheurs révèlent une voie biologique dans les plantes qui peut être ciblée pour produire des cultures plus résilientes
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En travaillant avec Arabidopsis thaliana, un organisme modèle, les chercheurs de MSU ont découvert les contrôles biomoléculaires de l’un des systèmes qui régulent la mort cellulaire et la santé des plantes. Source : Kara Headley/Laboratoire de recherche sur les plantes MSU-DOE
Des chercheurs de l’Université de l’État du Michigan ont fait une découverte qui pourrait aider à transformer l’interrupteur d’arrêt naturel des cellules végétales en un « interrupteur de vie » qui aiderait les cultures à mieux survivre aux défis posés par le changement climatique.
Il s’agit cependant d’une constatation fondamentale, partagée en substance dans la revue. Plantes naturellesqui a des implications dans toute la biologie sur la façon dont les organismes réagissent au stress associé à la surproduction de protéines par la cellule.
« La vie dépend de l’activité d’un organite appelé réticulum endoplasmique, ou ER », a déclaré Federica Brandisi, directrice du laboratoire qui a publié la nouvelle découverte.
Brandisi est professeur émérite de MSU et professeur de la MSU Research Foundation au département de biologie végétale et au laboratoire de recherche sur les centrales électriques de MSU.
« Le réticulum endoplasmique produit des molécules biologiques essentielles, notamment des lipides et un tiers des protéines utilisées par les cellules. Il facilite également la communication cellulaire avec l’environnement extérieur », a déclaré Brandizi. « Certaines situations physiologiques et stressantes peuvent conduire à une défaillance de la capacité de biosynthèse de cet organite, une condition connue sous le nom de stress ER, qui peut être fatale. »
« Ce que nous avons découvert est une voie spécifique et de nouveaux régulateurs dont on ne savait pas auparavant qu’ils étaient impliqués dans les réponses au stress d’urgence », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Dai Kwan Kuo, professeur adjoint au laboratoire Brandisi de MSU. « Cette découverte ouvre de nouvelles portes et de nouvelles orientations en recherche. »
Le stress et le kill switch cellulaire
Les cellules de chaque organisme eucaryote (plantes, champignons et animaux, y compris les humains) possèdent plusieurs mécanismes autodestructeurs qu’elles peuvent activer lorsqu’elles se trouvent dans des conditions environnementales défavorables.
Les cellules qui se sacrifient peuvent contribuer à maintenir l’organisme en bonne santé dans certaines conditions, en stoppant la propagation d’une maladie, par exemple. Mais dans d’autres circonstances, la mort au niveau cellulaire peut entraîner des dommages, des maladies, voire la mort de l’organisme.
« En comprenant les mécanismes d’autodestruction biomoléculaire dans les cellules, les chercheurs peuvent concevoir des tactiques pour éviter ou retarder l’activation d’une cellule en réponse à certains facteurs de stress », a déclaré Kuo.
Malheureusement, ces mécanismes sont largement opaques et très complexes. Heureusement, Kuo et ses co-auteurs, qui sont également membres du laboratoire de Brandisi, maîtrisent parfaitement la simplification. Jo Young Kim, associée de recherche postdoctorale, et Ethan Thibault, étudiant au doctorat, se joignent à Ko et Brandisi sur le projet.
Kuo a déclaré qu’il existe une interaction entre les gènes et l’activité d’une protéine qui transmet les signaux de stress au centre de commande de la cellule, ou noyau. « Lorsqu’une certaine voie de signalisation est activée, c’est comme basculer entre la vie et la mort lors d’une réponse au stress », a déclaré Ku.
Kuo et ses collègues ont conçu des expériences qui ont identifié les protéines qui régulent l’une de ces voies, ainsi que les gènes qui y sont associés.
« Dans cet article, nous avons tenté d’identifier les régulateurs d’une seule voie de signalisation », a déclaré Ku. « On ne sait pas grand-chose sur les protéines qui font quoi, où et quand. Nous voulons comprendre ce qu’elles font dans le temps et dans l’espace. »
Pour ce faire, Kuo et l’équipe se sont concentrés sur l’éclairage d’un mécanisme ou d’une voie unique en cas de stress d’urgence.
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Des chercheurs de l’Université de Michigan ont développé un mutant génétique d’Arabidopsis thaliana dépourvu de la protéine IRE1, un important régulateur principal du stress du réticulum endoplasmique. Ces plantes présentaient des défauts de croissance (à gauche) dans des conditions de stress du réticulum endoplasmique par rapport à des conditions non stressées (à droite). Cependant, l’équipe a également montré que d’autres mutations du mutant IRE1 pourraient restaurer la réponse de la plante au stress à un niveau plus proche de la normale. Source : Dai Kwan Kuo/Laboratoire Brandisi
Mettre un organisme modèle au travail
Le réticulum endoplasmique est un organite utilisé par les cellules de tous les eucaryotes pour replier les protéines, entre autres. Dans des conditions normales, le besoin de la cellule de replier les protéines est équilibré par la capacité du réticulum endoplasmique à les replier. C’est comme conduire sur une autoroute avec un trafic léger, a déclaré Kuo.
Mais lorsque les cellules se développent ou sont exposées à certains stress, notamment à des attaques d’agents pathogènes, la demande de repliement des protéines dépasse leur capacité. Il en résulte un embouteillage pour les protéines exposées. Il s’agit d’un stress d’urgence, et lorsqu’il devient très grave, il peut être mortel.
Pour se concentrer sur l’une des voies utilisées par les cellules pour localiser ce point de basculement, l’équipe s’est tournée vers un organisme modèle, une plante connue sous le nom d’Arabidopsis thaliana. En utilisant une plante modèle comme le cresson, les scientifiques peuvent également commencer à identifier des gènes et des traits partagés ou conservés chez d’autres espèces.
« Ces processus sont hautement conservés, non seulement chez les plantes, mais aussi chez les animaux et tous les eucaryotes », a déclaré Kuo. « L’étude de ces processus dans un système modèle comme Arabidopsis présente l’avantage de nous permettre de mener des recherches rapidement en utilisant des ressources génomiques abondantes. »
L’équipe a cultivé des plantes Arabidopsis « normales » aux côtés d’autres souches présentant des mutations génétiques aléatoires. Finalement, l’équipe a créé des plantes présentant des milliers de modifications génétiques.
Les chercheurs ont ensuite observé comment les plantes mûrissaient après avoir été exposées à un composé qui inhibait le repliement des protéines. Autrement dit, les chercheurs ont essentiellement déclenché un embouteillage sur l’autoroute ER.
Alors que les plantes normales peuvent résister à ce stress, un mutant particulier dépourvu d’une protéine connue sous le nom d’IRE1 – abréviation de « Inositol Requiring Enzyme 1 » – ne le peut pas. Mais d’autres mutations de cette variante pourraient ramener la réponse de la plante au stress d’urgence à un niveau plus proche de la normale.
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Des chercheurs de l’État du Michigan affirment qu’il y a encore beaucoup à apprendre sur la vie et la mort cellulaire en utilisant l’organisme modèle Arabidopsis thaliana. Crédit : Alina Kravchenko/Wikimedia Commons
« Nous avons cette plante mutante qui est censée être malade en cas de stress d’urgence parce qu’elle ne possède pas les protéines nécessaires pour répondre au stress d’urgence », a déclaré Kuo. « Mais en mutant le mutant, nous avons trouvé une autre mutation qui pourrait inverser la maladie. »
En particulier, ce mutant plus flexible a perdu une protéine supplémentaire appelée PIR1 (abréviation de « Phosphatase type 2CA Interacting Ring Finger Protein 1 »). En collaboration avec le Centre de soutien technologique à la recherche, le Centre de génomique et le Centre de spectrométrie de masse et de métabolisme de MSU, les chercheurs ont également exploré la génétique associée et les signaux moléculaires qui déterminent le sort des cellules dans des conditions de stress aux urgences.
Bien qu’il s’agisse d’une voie dans une plante, cette plante a la force d’être un organisme modèle comme Arabidopsis. Par exemple, la méthodologie de l’équipe pourrait être utilisée pour rechercher d’autres voies de stress ER importantes trouvées chez d’autres eucaryotes, tels que les humains.
Bien que le PIR1 ne se trouve que dans les plantes, il est présent dans des centaines d’espèces, y compris des cultures comme le soja.
« Vous pourriez donc commencer à réfléchir à la manipulation de l’activité génétique de plantes comme le soja pour les rendre plus résilientes au changement climatique », a déclaré Kuo.
« Bien que PIR1 ne soit pas une protéine conservée en dehors du règne végétal, il est probable que les espèces non végétariennes utilisent des mécanismes similaires à ceux qui informent PIR1 pour contrôler les issues de vie ou de mort », a déclaré Brandisi. « Par conséquent, les résultats de nos recherches pourraient également influencer la recherche sur la gestion du stress des urgences chez les espèces non végétariennes. »
Pour Ko, il existe encore bien d’autres pistes intéressantes à explorer chez Arabidopsis thaliana même. Par exemple, les racines des plantes contiennent environ dix types différents de cellules, et comprendre si et comment cette voie de signalisation fonctionne différemment dans différentes cellules pourrait avoir des implications sur la santé cellulaire.
« Parce que le RE est l’usine de biosynthèse des cellules, comprendre comment la production de protéines est gérée dans le RE a des implications importantes pour améliorer la qualité de la biomasse végétale et notre capacité à utiliser les plantes comme bioréacteurs à grande échelle pour produire des protéines pharmaceutiques recombinantes, telles que des anticorps et des protéines. vaccins », a déclaré Brandisi.
Cette découverte est donc un peu comme les racines d’une plante en train de germer : son extension ne manquera pas de s’élargir et de s’approfondir.
Plus d’information:
Dae-Kwan Ko et al., Le système protéasome IRE1 contrôle la détermination du devenir cellulaire en cas de stress protéotoxique non résolu dans le réticulum endoplasmique végétal, Plantes naturelles (2023). est ce que je: 10.1038/s41477-023-01480-3
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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