Organizacja tkanek w liściach
Najnowsze badania wykazały, że gradienty małych, mobilnych cząsteczek RNA przyczyniają się do różnicowania się komórek. Górna (adaksjalna) i dolna (abaksjalna) powierzchnia liścia są wyraźnie oddzielone od siebie stabilną barierą. Za taką dwubiegunowość odpowiadają dwie małe cząsteczki RNA, zaś określona ekspresja w każdej z dwóch części sugeruje, że sRNA mogą regulować ekspresję genów poprzez zależny od dawki odczyt gradientów sRNA. W ramach projektu SRNAGRAD (Robust developmental patterns generated by opposing gradients of mobile small RNAs) sprawdzono, jak bardzo istotne są gradienty sRNA. Badacze szczególnie uważnie przyjrzeli się mechanizmom formowania się gradientów sRNA oraz tworzenia przez nie profili ekspresji genów docelowych. Wykorzystując linie transgeniczne produkujące sztuczne mikroRNA (miRNA) celowane w swoisty dla powierzchni abaksjalnej czynnik transkrypcyjny ARF3 (miRARF), zespół określił, jak położenie i kierunek gradientu wpływają na domenę, poziom i granice ekspresji docelowych genów. Zespołowi udało się również bezpośrednio zwizualizować efekty rozwojowe przy użyciu genu reporterowego w postaci β-glukuronidazy (GUS). Wyniki dowodzą, że gradienty mobilnych miRNA tworzą granice ekspresji genów docelowych w różnych miejscach w liściu. Ponadto wyniki te sugerują, że poziomy sRNA mają wpływ na położenie granic ekspresji zgodne z teorią odczytu zależnego od dawki. W przypadku linii, w których gradient jest zaburzony, promotor swoisty dla epidermy adaksjalnej (AS2) nie jest stabilny pod kątem ekspresji, przez co parametry liścia mogą się znacznie różnić od tych spotykanych w naturze. Również granica między górną i dolną powierzchnią liścia jest mniej prosta i nie tak wyraźna. To również dowodzi, że prawidłowo uformowane gradienty RNA są niezbędne do prawidłowego rozwoju liścia. Kolejnym etapem projektu były badania nad sztucznymi małymi cząsteczkami RNA celowanymi w białko zielonej fluorescencji (GFP), miRGFP, i porównanie ich działania z działaniem małych endogennych RNA. Wyniki tych badań wykazały, że formowanie się gradientu oraz powstawanie granic ekspresji genów nie zależy od kierunku gradientu. Ponadto zwiększony poziom miR-GFP powodujący przesunięcie ekspresji GFP w stronę powierzchni abaksjalnej dowodzi, że kontrola ekspresji jest zależna od dawki. Wyniki uzyskane w ramach projektu SRNAGRAD mogą mieć istotny wpływ na badania nad rozwojem roślin. Poszerzenie wiedzy z zakresu mechanizmów molekularnych to pierwszy krok do opracowania programów hodowli roślin pozwalających zwiększyć wydajność uprawy rolnej.
Słowa kluczowe
Rozwój liści, granica między górną i dolną powierzchnią, ekspresja genów, gradient sRNA, SRNAGRAD
