Published November 29, 2023 | Version v1
Publication Open

Arabidopsis telomerase takes off by uncoupling enzyme activity from telomere length maintenance in space

Creators

  • 1. Texas A&M University
  • 2. Ohio University
  • 3. North Carolina State University
  • 4. Colorado State University
  • 5. National Technological University

Description

Abstract Spaceflight-induced changes in astronaut telomeres have garnered significant attention in recent years. While plants represent an essential component of future long-duration space travel, the impacts of spaceflight on plant telomeres and telomerase have not been examined. Here we report on the telomere dynamics of Arabidopsis thaliana grown aboard the International Space Station. We observe no changes in telomere length in space-flown Arabidopsis seedlings, despite a dramatic increase in telomerase activity (up to 150-fold in roots), as well as elevated genome oxidation. Ground-based follow up studies provide further evidence that telomerase is induced by different environmental stressors, but its activity is uncoupled from telomere length. Supporting this conclusion, genetically engineered super-telomerase lines with enhanced telomerase activity maintain wildtype telomere length. Finally, genome oxidation is inversely correlated with telomerase activity levels. We propose a redox protective capacity for Arabidopsis telomerase that may promote survivability in harsh environments.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

حظيت التغييرات التجريدية الناجمة عن رحلات الفضاء في تيلوميرات رواد الفضاء باهتمام كبير في السنوات الأخيرة. في حين أن النباتات تمثل مكونًا أساسيًا للسفر الفضائي طويل الأمد في المستقبل، لم يتم فحص تأثيرات الرحلات الفضائية على التيلوميرات النباتية والتيلوميراز. نقدم هنا تقريرًا عن ديناميكيات التيلومير في Arabidopsis thaliana التي نمت على متن محطة الفضاء الدولية. لم نلاحظ أي تغييرات في طول التيلومير في شتلات الأرابيدوبسيس التي تتدفق في الفضاء، على الرغم من الزيادة الهائلة في نشاط التيلوميراز (ما يصل إلى 150 ضعفًا في الجذور)، بالإضافة إلى ارتفاع أكسدة الجينوم. توفر دراسات المتابعة الأرضية دليلًا إضافيًا على أن التيلوميراز ناتج عن ضغوط بيئية مختلفة، لكن نشاطه غير مقترن بطول التيلومير. لدعم هذا الاستنتاج، تحافظ خطوط التيلوميراز الفائقة المهندسة وراثيًا مع نشاط التيلوميراز المعزز على طول التيلومير من النوع البري. أخيرًا، ترتبط أكسدة الجينوم عكسيًا بمستويات نشاط التيلوميراز. نقترح قدرة وقائية للاختزال لإنزيم تيلوميراز أرابيدوبسيس الذي قد يعزز البقاء على قيد الحياة في البيئات القاسية.

Translated Description (French)

Résumé Les changements induits par les vols spatiaux dans les télomères des astronautes ont suscité une attention considérable ces dernières années. Alors que les plantes représentent une composante essentielle des futurs voyages spatiaux de longue durée, les impacts des vols spatiaux sur les télomères et la télomérase des plantes n'ont pas été examinés. Nous présentons ici la dynamique des télomères d'Arabidopsis thaliana cultivés à bord de la Station spatiale internationale. Nous n'observons aucun changement dans la longueur des télomères chez les plants d'Arabidopsis spatiaux, malgré une augmentation spectaculaire de l'activité de la télomérase (jusqu'à 150 fois dans les racines), ainsi qu'une oxydation élevée du génome. Les études de suivi au sol fournissent des preuves supplémentaires que la télomérase est induite par différents facteurs de stress environnementaux, mais son activité est découplée de la longueur des télomères. À l'appui de cette conclusion, des lignées de supertélomérase génétiquement modifiées avec une activité de télomérase améliorée maintiennent la longueur des télomères de type sauvage. Enfin, l'oxydation du génome est inversement corrélée aux niveaux d'activité de la télomérase. Nous proposons une capacité de protection redox pour l'Arabidopsis télomérase qui peut favoriser la survie dans des environnements difficiles.

Translated Description (Spanish)

Los cambios inducidos por los vuelos espaciales en los telómeros de los astronautas han atraído una atención significativa en los últimos años. Si bien las plantas representan un componente esencial de los futuros viajes espaciales de larga duración, no se han examinado los impactos de los vuelos espaciales en los telómeros de las plantas y la telomerasa. Aquí informamos sobre la dinámica de los telómeros de Arabidopsis thaliana cultivados a bordo de la Estación Espacial Internacional. No observamos cambios en la longitud de los telómeros en las plántulas de Arabidopsis de vuelo espacial, a pesar de un aumento dramático en la actividad de la telomerasa (hasta 150 veces en las raíces), así como una oxidación elevada del genoma. Los estudios de seguimiento basados en tierra proporcionan evidencia adicional de que la telomerasa es inducida por diferentes factores estresantes ambientales, pero su actividad está desacoplada de la longitud de los telómeros. Apoyando esta conclusión, las líneas de supertelomerasa genéticamente modificadas con actividad de telomerasa mejorada mantienen la longitud de los telómeros de tipo salvaje. Finalmente, la oxidación del genoma está inversamente correlacionada con los niveles de actividad de la telomerasa. Proponemos una capacidad protectora redox para la telomerasa de Arabidopsis que puede promover la supervivencia en entornos hostiles.

Files

s41467-023-41510-4.pdf.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7afaa27b18793909d157923c02e9bf63
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقلع تيلوميراز أرابيدوبسيس عن طريق فصل نشاط الإنزيم من صيانة طول التيلومير في الفضاء
Translated title (French)
Arabidopsis télomérase décolle en découplant l'activité enzymatique du maintien de la longueur des télomères dans l'espace
Translated title (Spanish)
La telomerasa de Arabidopsis despega al desacoplar la actividad enzimática del mantenimiento de la longitud de los telómeros en el espacio

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389132396
DOI
10.1038/s41467-023-41510-4

Is supplement to
https://openalex.org/W4241189537 (Other)
https://openalex.org/W3208521662 (Other)
https://openalex.org/W2391676233 (Other)
https://openalex.org/W2317941288 (Other)
https://openalex.org/W2178256888 (Other)
https://openalex.org/W2106808509 (Other)
https://openalex.org/W2067368472 (Other)
https://openalex.org/W2050296416 (Other)
https://openalex.org/W2046651431 (Other)
https://openalex.org/W2032090424 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1567027488
  • https://openalex.org/W1978237285
  • https://openalex.org/W1980948185
  • https://openalex.org/W1985096875
  • https://openalex.org/W1998649277
  • https://openalex.org/W1999649555
  • https://openalex.org/W1999971862
  • https://openalex.org/W2007631777
  • https://openalex.org/W2015830666
  • https://openalex.org/W2016493881
  • https://openalex.org/W2021512028
  • https://openalex.org/W2025696130
  • https://openalex.org/W2028592543
  • https://openalex.org/W2031218111
  • https://openalex.org/W2038539980
  • https://openalex.org/W2043964298
  • https://openalex.org/W2044702934
  • https://openalex.org/W2055494288
  • https://openalex.org/W2060016605
  • https://openalex.org/W2064167397
  • https://openalex.org/W2066158957
  • https://openalex.org/W2069171918
  • https://openalex.org/W2075252681
  • https://openalex.org/W2077471327
  • https://openalex.org/W2086470608
  • https://openalex.org/W2089832591
  • https://openalex.org/W2098999675
  • https://openalex.org/W2106876162
  • https://openalex.org/W2109754194
  • https://openalex.org/W2109960177
  • https://openalex.org/W2124699023
  • https://openalex.org/W2125194621
  • https://openalex.org/W2132157758
  • https://openalex.org/W2135897785
  • https://openalex.org/W2138498743
  • https://openalex.org/W2140944222
  • https://openalex.org/W2142003546
  • https://openalex.org/W2166669678
  • https://openalex.org/W2403607295
  • https://openalex.org/W2407767416
  • https://openalex.org/W2472561123
  • https://openalex.org/W2514005320
  • https://openalex.org/W2530506124
  • https://openalex.org/W2726223636
  • https://openalex.org/W2759589226
  • https://openalex.org/W2765339838
  • https://openalex.org/W2766586396
  • https://openalex.org/W2848558398
  • https://openalex.org/W2891606407
  • https://openalex.org/W2894323088
  • https://openalex.org/W2908579601
  • https://openalex.org/W2908738984
  • https://openalex.org/W2912395272
  • https://openalex.org/W2913463540
  • https://openalex.org/W2939018266
  • https://openalex.org/W2941867817
  • https://openalex.org/W2943892310
  • https://openalex.org/W2980304309
  • https://openalex.org/W2993100526
  • https://openalex.org/W3031051477
  • https://openalex.org/W3048942656
  • https://openalex.org/W3087343830
  • https://openalex.org/W3087436012
  • https://openalex.org/W3092605378
  • https://openalex.org/W3107984511
  • https://openalex.org/W3108506878
  • https://openalex.org/W3108666086
  • https://openalex.org/W3109298056
  • https://openalex.org/W3109743953
  • https://openalex.org/W3137947458
  • https://openalex.org/W3164666024
  • https://openalex.org/W3172351891
  • https://openalex.org/W3189969462
  • https://openalex.org/W3200115145
  • https://openalex.org/W4225143791
  • https://openalex.org/W4225424109
  • https://openalex.org/W4226189924
  • https://openalex.org/W4234167188
  • https://openalex.org/W4281759862
  • https://openalex.org/W4313571634
  • https://openalex.org/W4315692669
  • https://openalex.org/W4381279184