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 bodĹşca 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.
Więcej informacji:
Centrum im. Johna Innesa:
http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm
Polska Akademia Nauk:
http://www.english.pan.pl/
Science:
http://www.sciencemag.org/
Nature:
http://www.nature.com/
Teksty pokrewne: 27533, 31173
Kategoria: Wyniki projektów
Ĺšródło danych: Centrum im. Johna Innesa; Science
Referencje dokumentu: Liu, F., et al. (2009) Targeted 3′ Processing of antisense transcripts triggers Arabidopsis FLC Chromatin Silencing. Science, publikacja internetowa z dnia 3 grudnia. DOI: 10.1126/science.1180278.
Indeks tematyczny: Rolnictwo; Koordynacja, wspólpraca; Nauki biologiczne; Badania Naukowe
RCN: 31657
http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=PL_NEWS_FP7&ACTION=D&DOC=78&CAT=NEWS&QUERY=0127e3cc187d:82db:356123cc&RCN=31657
