Οι ερευνητές ανακαλύπτουν πώς λειτουργεί το γονιδιακό σίγαση σε φυτά

Σε μια σημαντική μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό "Nature Genetics", ερευνητές στο Εργαστήριο Εξυπηρέτησης Γονιδίων Φυτών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Riverside, έχουν αποκαλύψει τις μηχανιστικές λεπτομέρειες της γονιδιακής σίγασης στα φυτά. Αυτή η ανακάλυψη ρίχνει φως σε μια θεμελιώδη διαδικασία που εμπλέκεται στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης και των πιθανών εφαρμογών της στη γεωργία και τη βιοτεχνολογία.

Η σίγαση του γονιδίου, γνωστή και ως παρεμβολή RNA (RNAI), είναι μια φυσική βιολογική διαδικασία που περιλαμβάνει την καταστολή της γονιδιακής έκφρασης με στόχο συγκεκριμένα μόρια RNA. Στα φυτά, αυτή η διαδικασία διαμεσολαβείται από μικρά RNA, όπως τα microRNAs (miRNAs) και τα μικρά παρεμβατικά RNAs (siRNAs), τα οποία συνδέονται με συμπληρωματικές αλληλουχίες σε RNAs -Messenger (MRNAs) και εμποδίζουν τη μετάφραση τους σε λειτουργικές πρωτεΐνες.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Jian-Kang Zhu, επικεντρώθηκε στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα miRNAs και τα siRNAs παράγονται και φορτώνονται σε ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών που ονομάζεται σύμπλοκο σίγασης που προκαλείται από RNA (RISC). Αυτό το σύμπλεγμα είναι υπεύθυνο για την αναγνώριση και τη διάσπαση των mRNA στόχων, με αποτέλεσμα τη σίγαση της γονιδιακής έκφρασης.

Μέσα από μια σειρά λεπτομερών πειραμάτων, οι ερευνητές εντόπισαν έναν βασικό παίκτη σε αυτή τη διαδικασία, μια πρωτεΐνη που ονομάζεται SDE3 (καταστολέας της γονιδιακής σίγασης 3), η οποία λειτουργεί ως gatekeeper για τη φόρτωση μικρών RNAs σε RISC. Ανακάλυψαν ότι το SDE3 αλληλεπιδρά ειδικά με τα miRNAs και τα siRNAs και διευκολύνει επιλεκτικά την ενσωμάτωσή τους στο RISC, εξασφαλίζοντας την αποτελεσματική γονιδιακή σίγαση.

Ο καθηγητής Zhu εξηγεί τη σημασία αυτού του ευρήματος:"Η κατανόηση του μηχανισμού της γονιδιακής σίγασης και του ρόλου του SDE3 παρέχει νέες γνώσεις για τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων και τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να χειριστούμε αυτή τη διαδικασία βελτίωσης των καλλιεργειών.

Επιπλέον, η μελέτη ανοίγει νέες οδούς για εφαρμογές βιοτεχνολογίας. Η ικανότητα να ελέγχει με ακρίβεια την έκφραση του γονιδίου με τη χρήση τεχνολογίας RNAi έχει τη δυνατότητα να αναπτύξει νέες θεραπευτικές στρατηγικές για την καταπολέμηση των φυτικών παθήσεων και τη βελτίωση της παραγωγής πολύτιμων φυτικών ενώσεων, όπως τα φαρμακευτικά προϊόντα και τα βιοκαύσιμα.

"Η ανακάλυψή μας διευρύνει την κατανόησή μας για τη ρύθμιση των γονιδίων στα φυτά και έχει εκτεταμένες επιπτώσεις τόσο για τις βασικές έρευνας όσο και για τις πρακτικές εφαρμογές στη γεωργία και τη βιοτεχνολογία", καταλήγει ο καθηγητής Zhu. "Με περαιτέρω έρευνα, μπορούμε να αξιοποιήσουμε τη δύναμη του RNAI για να αντιμετωπίσουμε σημαντικές προκλήσεις στη βιολογία των φυτών και να συμβάλουμε στην παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια και τη βιώσιμη γεωργία".