Przeżycie suszy pozostawia ślad w DNA roślin. Zapamiętują one to doświadczenie i dzięki tzw. pamięci stresowej wyciągają z niego wnioski na przyszłość.
– Dzięki temu przy następnej suszy roślina zachowuje się już trochę inaczej. Odpowiedź na stres jest szybsza, bardziej wydajna, w związku z tym roślina ma większe szanse na przeżycie. To właśnie zjawisko określane jest przez naukowców mianem „pamięci stresowej” – mówi w rozmowie z PAP dr Lien Brzeźniak (na fot.) z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN. Lepsze poznanie tych mechanizmów pozwoli stworzyć znacznie odporniejsze odmiany roślin.
Dr Brzeźniak zidentyfikowała kilka mechanizmów, które mogą mieć wpływ na to, w jaki sposób rośliny „zapamiętują” sposoby radzenia sobie w trudnych warunkach.
– Badania podstawowych mechanizmów ekspresji genów są znacznie bardziej zaawansowane na organizmach prostszych, np. na drożdżach – mówi dr Brzeźniak. – Właśnie dzięki badaniom na drożdżach wiemy, że w tych organizmach duże znaczenie w procesie pamięci transkrypcyjnej mają tzw. pętle genowe.
Geny zapisane są na DNA liniowo, ale wewnątrz jądra komórkowego DNA może tworzyć przeróżne struktury. Ponadto okazuje się, że kontakty pomiędzy różnymi miejscami chromatyny – substancji wypełniającej jądro komórkowe, zbudowanej z nici DNA nawiniętej na białka strukturalne – mają wpływ na to, w jaki sposób zachodzi ekspresja genów.
– Pętla genowa jest więc jednym z typów kontaktu pomiędzy dwoma miejscami na chromatynie: pomiędzy początkiem a końcem genu – opowiada dr Brzeźniak. – Kontakt ten zachodzi przy pośrednictwie białek, które biorą również udział w rozpoczęciu i zatrzymaniu procesu transkrypcji informacji genetycznej na RNA. Z badań przeprowadzonych na drożdżach wynika, że dzięki pętlom genowym ekspresja genów podlegających zjawisku pamięci stresowej zachodzi bardziej witalnie. Będę sprawdzać, czy ten sam efekt pojawia się u roślin – wyjaśnia.
Gen ma początek i koniec, a także wektor, czyli kierunek, w którym jest odczytywany i białka są syntetyzowane na matrycy mRNA powstałego właśnie w wyniku takiej standardowej transkrypcji, ale w części genów transkrypcja przeprowadzana jest od końca do początku – to tzw. transkrypcja antysensowna, która może mieć wpływ na funkcjonowanie pamięci stresowej u roślin.
– Według mojej hipotezy, pamięć stresowa może wynikać ze zmian poziomu transkrypcji antysensownej podczas kolejnych przypadków wystąpienia trudnych warunków wyjaśnia – dr Brzeźniak.
Wiedza na temat pamięci stresowej umożliwi badania nad taką modyfikacją roślin, by były bardziej odporne na susze.
Badania prowadzone przez dr Brzeźniak finansowane są z grantu POWROTY Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.
JK
(źródło: PAP – Nauka w Polsce)