W jaki sposób kwitnienie roślin pomaga zrozumieć kontrolowanie aktywności genów
Naukowcy z Wlk. Brytanii i Polski rzucają nowe światło na sposób, w jaki rośliny dostosowują swoje kwitnienie do warunków klimatycznych oraz na sposób, w jaki kontrolowana jest aktywność genów. Wyniki badań stanowią dorobek projektu SIROCCO (Wyciszanie RNA - organizatorzy i koordynatorzy złożoności w organizmach eukariotycznych), który został dofinansowany na kwotę niemal 12 mln EUR z Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE. Dodatkowe wsparcie unijne pochodziło ze stypendium Marie Curie na szkolenia początkujących naukowców. Odkrycia opublikowano w magazynie Science i Nature. Wcześniejsze badania nad sekwencjonowaniem genomu i ekspresją genów koncentrowały się głównie na transkryptach matrycowego RNA (kwasu rybonukleinowego) wygenerowanych z genów kodujących białka. Jednakże obok tego tak zwanego kodującego RNA, naukowcy odkryli, że niekodujące RNA również odgrywa zasadniczą rolę w regulacji aktywności genów. Wprawdzie nasza wiedza na temat specyficznych funkcji, jakie pełni niekodujące RNA jest niewielka, ale naukowcy powiązali je z rozwojem nowotworu. Przypuszczają również, że niekodujące RNA może wpływać na różnicowanie komórek macierzystych. Profesor Caroline Dean z Centrum im. Johna Innesa w Wlk. Brytanii kierowała zespołem naukowców badających, w jaki sposób rośliny kontrolują kwitnienie w różnych klimatach. Badania pomogły również naukowcom zrozumieć, w jaki sposób niekodujące RNA jest przetwarzane i jak wpływa na ekspresję genów. Wyniki badań wskazują również na rolę, jaką może odegrać modelowa roślina w pogłębieniu naszej wiedzy o kontrolowaniu aktywności genów. Badania skoncentrowały się na genie FLC (Flowering Locus C), hamującym kwitnienie u Arabidopsis. Naukowcy stwierdzili, że wyłączenie tego genu aktywuje kwitnienie i fazę reprodukcyjną rośliny. Moment rozpoczęcia tego procesu ma zasadnicze znacznie dla sukcesu reprodukcyjnego rośliny. Badania wykazały, że różne sygnały wchodzą w reakcje z FLC, aby utrzymać albo uwolnić supresję kwitnienia. Jednym z sygnałów jest na przykład przedłużający się okres chłodu, który ma zasadnicze znaczenie dla kwitnienia wielu roślin. Proces ten nazwa się wernalizacją i zapewnia on rozpoczęcie kwitnienia w korzystnych warunkach (tj. kiedy zimna zima się kończy i nastaje wiosna). Badania FLC pozwalają naukowcom pogłębić wiedzę na temat złożoności regulacji genów w roślinach i innych organizmach. Niekodujące RNA, które przykleja się do genu FLC, odgrywa kluczową rolę w wyciszaniu go w przypadku ataku chłodu. Po jego wyłączeniu gen "zachowuje to w pamięci" na resztę swojego życia i pozostaje wyciszony nawet po ustaniu bodźca chłodu. Zdaniem naukowców ta epigenetyczna pamięć jest utrzymywana poprzez zmiany w chromatynie, która jest złożoną kombinacją DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego) i białka, stanowiącą budulec chromosomów. Naukowcy wyrazili żywe zainteresowanie genem FLC i wernalizacją z uwagi na pojawienie się pytań o sposób, w jaki zmiany klimatu mogą wpływać na rośliny. Flora występująca w chłodniejszych klimatach wymaga dłuższych okresów wernalizacji. Zmienność w genie FLC i różne ścieżki, które na niego wpływają zapewniają roślinom zdolność dostosowywania się do różnych warunków klimatycznych. Problemy mogą się jednak pojawić w przypadku szybkich zmian klimatu, które mogą zakłócić działanie mechanizmów adaptacyjnych roślin i ostatecznie wpłynąć na produkcję żywności. W badaniach wzięła również udział Polska Akademia Nauk.
Kraje
Polska, Zjednoczone Królestwo