Rośliny narażone na działanie wysokich temperatur lub suszy natychmiast regulują funkcjonowanie genów, co pozwala im przetrwać. Znajomość tych procesów pozwoli w przyszłości hodować rośliny odporne na trudne warunki środowiskowe.

Rośliny narażone na działanie wysokich temperatur lub suszy natychmiast regulują funkcjonowanie genów, co pozwala im przetrwać. Znajomość tych procesów pozwoli w przyszłości hodować rośliny odporne na trudne warunki środowiskowe. Na razie jednak badacze muszą zrozumieć powstawanie i działanie cząsteczek mikroRNA.
 
Dr Katarzyna Knop z Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu pracuje nad podstawowymi mechanizmami regulacji funkcjonowania genów u roślin. W ramach doktoratu, w specjalnych szafach zwanych fitotronami, na szalkach z odpowiednią pożywką hodowała modelowe rośliny rzodkiewnika (Arabidopsis thaliana), a następnie przenosiła je z temperatury 22 do 37 stopni. Badanie pobranych próbek pokazało, że zaledwie pół godziny ekspozycji na wysoką temperaturę mobilizowało roślinę do działania - wywołany stres wpływał na regulację funkcjonowania genów w komórce. Podobnie działała susza i zasolenie.
 
Roślina odpowiada na stresy spowodowane czynnikami fizycznymi i tak radzi sobie ze zmiennymi warunkami środowiska. Okazuje się, że w tę odpowiedź zaangażowane są bardzo krótkie cząsteczki mikroRNA.
 
"Wiążą się one do swoich docelowych, pełnowymiarowych cząsteczek RNA, i mogą powodować ich rozcięcie. W ten sposób uniemożliwiają genom przekształcanie się w funkcjonalne produkty, czyli białka w komórce. Cząsteczki mikroRNA mają bardzo duży potencjał regulacyjny, co oznacza, że mogą regulować produkcję wielu białek w rozmaitych warunkach" - wyjaśnia dr Knop. Badaczka sprawdziła, że poziom wielu mikroRNA w komórce zmienia się pod wpływem działania stresów środowiskowych.
 
"Szczególnie interesowały mnie cząsteczki mikroRNA zlokalizowane w intronach genów kodujących funkcjonalne białka" - tłumaczy dr Knop. – "Introny, czyli niekodujące elementy w obrębie genów, długo uważane były za produkt śmieciowy w komórce. W procesie transkrypcji introny są wycinane. Następnie kodujące sekwencje w obrębie genów - egzony, są ze sobą łączone, po czym powstaje z nich białko. Obecnie wiemy już, że introny nie zawsze są wycinane. A kiedy nie są - wtedy zachodzą zmiany w białkach kodowanych przez geny. Może to w znaczący sposób zmienić funkcjonowanie komórki".
 
Dr Knop odkryła, że w komórce dochodzi do rywalizacji między powstaniem funkcjonalnego białka a powstaniem cząsteczki mikroRNA z intronu genu kodującego to białko. Ta rywalizacja jest szczególnie istotna, gdy roślina nastawiona jest na działanie stresu.
 
"Jeśli dobrze poznamy te skomplikowane mechanizmy w komórce, to w przyszłości będziemy mogli tworzyć rośliny transgeniczne, które będą lepiej radziły sobie w trudnych, zmieniających się warunkach środowiska. Potencjalnie, poprzez manipulację poziomem mikroRNA będziemy mogli podnosić odporność roślin na stresy, takie jak susza czy wysoka temperatura" - przewiduje biotechnolog.
 
Dr Knop jest tegoroczną laureatką stypendium START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Obecnie odbywa ona staż naukowy na uniwersytecie w Dundee w Szkocji, gdzie uczy się nowoczesnych, globalnych technik analizy RNA i białek. Staż finansowany jest przez NCN w ramach stypendium ETIUDA.
 
Źródło: PAP – Nauka w Polsce