Ekspresja genów u roślin regulowana przez światło
Rośliny mogą przetrwać dzięki reagowaniu na różne bodźce środowiskowe i dostosowywanie się do nich, szczególnie jeśli chodzi o zmiany w natężeniu i jakości światła. Zmiany te są wyczuwane przez chloroplasty, znajdujące się w tkance zielonej, które następnie przekazują tę informację do jądra komórkowego. Pod wpływem otrzymanej informacji proces ekspresji genu w jądrze komórkowym ulega zmianie, co z kolei wpływa na wzrost rośliny, jej metabolizm i inne procesy fizjologiczne. W ramach unijnej inicjatywy ASRNABIDOPHYS (Identification of light signaling components in the regulation of alternative splicing in plants) odkryto, w jaki sposób bodźce światła/ciemności otrzymane przez chloroplasty zmieniają ekspresję informacji genetycznej w jądrze komórkowym. Ekspresja genów jest powszechnie regulowana za pomocą mechanizmu zwanego splicingiem. Sekwencje genetyczne, zwane intronami, zostają usunięte z RNA, pomijając egzony, które są połączone w celu utworzenia matrycowego RNA (mRNA), poddanego translacji na białka. Mimo że introny zostają usunięte ze zdefiniowanych fragmentów RNA przez cząsteczki zwane spliceosomami, granice między intronami i egzonami mogą się zmieniać, aby wytworzyć egzony o różnej wielkości zawierające różne sekwencje. Proces ten, zwany splicingiem alternatywnym, oznacza, że wiele różnych białek może zostać wyprodukowanych z tego samego mRNA. Podczas realizacji poprzedniego projektu, ASRNABIDOPHYS, naukowcy odkryli, że sygnały wzbudzane przez światło, wysyłane przez chloroplasty, wpływają na ekspresję genu poprzez kontrolę procesu splicingu alternatywnego w jądrze komórkowym. Regulowany przez światło splicing odbywa się nawet w korzeniu rośliny, ale tylko za pomocą komunikatu wysłanego z tkanek liści, w których zachodzi proces fotosyntezy. W celu odkrycia, które cząsteczki przemieszczają się z pędów do korzeni, aby przekazać informację o bodźcu świetlnym/ciemnym do jąder komórkowych korzenia, naukowcy badali zaburzenia splicingu w komórkach rośliny Arabidopsis (rzodkiewnik). Dzięki określeniu tych mutacji, które miały wpływ na splicing pod wpływem światła/ciemności, naukowcy zawęzili grupę potencjalnych czynników wpływających na splicing alternatywny. Co interesujące, dzięki projektowi ASRNABIDOPHYS odkryto, że sygnały regulowane przez natężenie światła wpływają na splicing alternatywny genów RNA przetwarzających informacje, które to geny same są potrzebne do splicingu. Te badania pomogły ujawnić ewolucyjnie zachowane strategie i nowe mechanizmy tego, w jaki sposób rośliny regulują ekspresję genów poprzez splicing alternatywny.
Słowa kluczowe
Ekspresja genu, rośliny, chloroplasty, ASRNABIDOPHYS, sygnałowanie światła, splicing alternatywny
