sunnuntai 24. maaliskuuta 2013

Yksi geeni, kaksi toimintoa


Ajatus geenin liittymisestä vain yhteen proteiiniin on viime vuosina tullut kyseenalaiseksi, vaikka useampia kuin yhtä proteiinia koodavien geenien vaikutuksia ei olekaan tunnettu kovin hyvin. Nyt tutkijat ovat tunnistaneet kasvissa geenin - ZIFL1- joka tuottaa kahta erilaista proteiinia, jotka vaikuttavat täysin eri tavalla ja eri osissa kasvia. Tutkimus on julkaistu Plant Cell Journal-tiedelehdessä.

ZIFL1-geenin ilmentyminen kasvin juuressa (vasen kuva) ja kasvin lehdessä (oikea kuva). (Kuva: Estelle Remy, IGC)

Tutkimus tehtiin Instituto Gubelkian de Ciência-tutkimuslaitoksessa Paula Duque:n johdolla. Tutkijat havaitsivat, että ZIFL1 koodaa proteiinia, jota tarvitaan auxin-hormonin kuljetukseen. Hormonia kasvi tarvitsee kasvuun ja kehitykseen. Mutta sama geeni koodaa myös kasvin lehdissä olevaa proteiinia, joka auttaa kasvia kestämään kuivuutta.

ZIFL1 on yksi harvoista geeneistä, joiden tiedetään koodaavan kahta eri tavalla toimivaa proteiinia. Se kuuluu transportterigeeneihin, joita tavataan kaikissa organismeissa. Useimpien tämän ryhmän geenien toimintaa ei kuitenkaan tunneta. Se tiedetään, että geenituotteet integroituvat solukalvoihin ja toimivat kuljetusportteina, joiden kautta kulkee molekyylejä sisään ja ulos.

Tutkijat hämmästyivät havaitessaan, että mutantti, joka ei kyennyt tuottamaan ZIFL1-transportteria, kärsi erilaisista toimintahäiriöistä ja vioista eri puolilla kasvia. Juurien kasvussa ja lehtien huokosten (stomata) säätelyssä oli häiriöitä.

Tämä havainto sai tutkijat tarkastelemaan ZIFL1-geenin toimintaa tarkemmin ja he havaitsivat että ns. vaihtoehtoisen silmukoinnin avulla geeni koodaa kaksi erilaista RNAta, jotka poikkeavat toisistaan vain kahdessa eri kohdassa. Tämä pieni poikkeama saa aikaan kuitenkin suuren eron proteiineissa, joista toinen on 67 aminohappoa lyhyempi.

Molempien proteiinien havaittiin toimivan kalium-ionien kuljettajina, mutta pidempi proteiini oli käytössä vain juurisoluissa ja lyhyempi vain lehtisoluissa. Lisäksi proteiinit kiinnittyivät eri tavalla solukalvoihin. Estelle Remyn mukaan soluissa näyttää olevan eritysiä tekijöitä, jotka vaikuttavat silmukointiin siten, että geeni tuottaa tarvittavaa proteiinia juuri oikeassa paikassa.

Tämä on taas yksi hyvä esimerkki solun hienosäädetystä ja monitasoisesta järjestyksestä. Kuinka ZIFL1-geenin mutaatiot voisivat tuottaa jonkin hyödyllisen ominaisuuden kasville, kun ne todennäköisemmin saavat aikaan vain haittaa useammassa kuin yhdessä paikassa?


Lähde:

http://www.igc.gulbenkian.pt/pages/article.php/A=275___collection=pressReleases___year=2013

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti