Naukowcy to uczestnicy programu Międzynarodowe Projekty Doktoranckie Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP). Wyniki ich badań opublikował prestiżowy miesięcznik EMBO Reports – poinformowała Dominika Wojtysiak-Łańska z FNP w przesłanym komunikacie.

Mgr Dawid Bielewicz oraz prof. dr hab. Zofia Szweykowska-Kulińska i prof. dr hab. Artur Jarmołowski z Zakładu Ekspresji Genów Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Wydziału Biologii UAM w Poznaniu odkryli istotną rolę intronów genów roślinnych mikro RNA w regulacji poziomu dojrzałych cząsteczek mikro RNA. Pod czas badań współpracowali z naukowcami z Uniwersytetu w Bazylei (Szwajcaria) oraz Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu (Austria).

Mikro RNA to krótkie odcinki kwasu rybonukleinowego (RNA) regulujące działania genów wszystkich organizmów posiadających jądro komórkowe - zarówno roślin, jak i zwierząt. U roślin mikro RNA kontrolują m.in. czas kwitnienia, rozwój organów, a także biorą udział w odpowiedzi roślin na zmiany w otaczającym je środowisku.

Takie same mikro RNA są obiektem działań wielu mechanizmów regulujących poziom ich ekspresji. Właśnie jeden z takich mechanizmów został odkryty przez polsko-szwajcarsko-austriacki zespół badaczy. W serii doświadczeń wykazali oni, że obecność niekodujących żadnych białek fragmentów genu (intronów) w pierwotnym transkrypcie (czyli RNA powstałym na matrycy DNA) stymuluje procesy dojrzewania cząsteczek mikro RNA. Ponadto badacze udowodnili, że sam proces wycinania (splicingu) niepotrzebnych już intronów z transkryptu, również odgrywa ważną rolę stymulującą biogenezę mikro RNA.

Można więc, poprzez zmiany struktury genów mikro RNA, regulować poziom ekspresji małych regulatorowych cząsteczek RNA, a tym samym wpływać na rozwój roślin oraz ich odpowiedź na niekorzystne działanie zarówno czynników pochodzących z przyrody ożywionej (patogeny, chwasty, szkodniki), jak i przyrody nieożywionej (susza, zasolenie) – inaczej mówiąc, na stresy biotyczne i abiotyczne.

Bardzo podobne wyniki uzyskał zespół badawczy dra Oliviera Voinneta z Instytutu Biologii Komórkowej Roślin w Strasburgu (Francja) we współpracy z Saschą Laubingerem z Uniwersytetu w Tybindze (Niemcy), a ich praca została opublikowana obok pracy zespołu polsko-szwajcarsko-austriackiego w tym samym tomie EMBO Reports.

Inspiracją prowadzonych badań były wcześniejsze odkrycia – m.in. doktorantów i pracowników Zakładu Ekspresji Genów z UAM w Poznaniu, które pokazały, że choć mikro RNA są bardzo krótkimi cząsteczkami (około 20-25 nukleotydów), to geny kodujące te cząsteczki u roślin mogą mieć nawet kilka tysięcy nukleotydów. Dodatkowo w genach tych wykazano obecność intronów. Dzięki znajomości mechanizmów kontrolujących wytwarzanie mikro RNA u roślin można będzie uzyskać odmiany o lepszych cechach hodowlanych, wprowadzając do ich genomu zmiany wpływające na wytwarzanie mikro RNA.

Zespół badaczy z Zakładu Ekspresji Genów pod kierownictwem Zofii Szweykowskiej-Kulińskiej i Artura Jarmołowskiego, we współpracy z badaczami z IHAR Młochów i IBB PAN w Warszawie, uzyskał linie ziemniaka, w których wyciszono poprzez sztuczne mikro RNA ekspresję genu kodującego białko ziemniaka (CBP80). Pozwoliło to uzyskać ziemniaki znoszące suszę lepiej niż odmiany, w których gen CBP80 ulegał ekspresji. Praca ta również ukazała się w prestiżowym czasopiśmie „Plant Biotechnology Journal”.