Μελέτη της μετα-μεταγραφικής σίγησης γονιδίων (PTGS) σε φυτά μολυσμένα με το ιοειδές PSTVd
Παπαευθυμίου, Ιωάννης
Papaeythimiou, Ioannis
Τσαγρή, Ευθυμία
Η μετα-μεταγραφική σίγηση γονιδίων (PTGS) είναι ένας θεμελιώδης ρυθμιστικός μηχανισμός σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς, φυτά και ζώα-στα ζώα είναι γνωστός ως RNAi (RNA interference). Παρ'όλα αυτά, τα κυτταρικά συστατικά του μηχανισμού καθώς και η ρύθμισή του δεν είναι ακόμη εξακριβωμένα. Το PTGS έχει διαφορετικούς ρόλους σε διάφορους οργανισμούς (αντίσταση ενάντια σε ιούς στα φυτά, αναπτυξιακή ρύθμιση, καταστολή μετακίνησης μεταθετών στοιχείων στη Drosophila και στο C. elegans). Σε όλες τις περιπτώσεις, το PTGS αποικοδομεί ειδικά mRNA-στόχους με την ταυτόχρονη παραγωγή δίκλωνων RNA μορίων μεγέθους 21-23 νουκλεοτιδίων. Επίσης έχει διαπιστωθεί ότι το PTGS μπορεί να αναπτυχθεί διασυστηματικά μέσω ενός παραγώγου του που μπορεί να μεταφέρεται εξω- και/ή ενδο-κυτταρικά. Στην παρούσα εργασία, διερευνήθηκε η ικανότητα του ιοειδούς PSTVd - ενός παθογόνου RNA μορίου που δεν παράγει καμία πρωτεΐνη - να προκαλεί PTGS σε μολυσμένα με αυτό φυτά τομάτας. Πράγματι, ανάλυση κατά northern των μολυσμένων φυτών έδειξε ότι τα μικρού μεγέθους RNA μόρια είναι παρόντα υποδηλώνοντας ότι το ιοειδές προκαλεί ενεργοποίηση ενός μηχανισμού ανάλογου αυτού της σίγησης γονιδίων. Παράλληλα ξεκίνησε και ο βιοχημικός χαρακτηρισμός των 5' και 3' άκρων των μικρών RNA μορίων σε μία προσπάθεια να βρεθούν πιθανά ένζυμα που εμπλέκονται στο μηχανισμό και να εξακριβωθεί κατά πόσο είναι πιθανό να υπάρχει μεταξύ των μορίων αυτών κάποιο που να αποτελεί το σήμα για τη διασυστηματική ανάπτυξη του PTGS. Επίσης, με δεδομένο το γεγονός ότι ορισμένοι RNA ιοί έχουν αναπτύξει πρωτεΐνες που δρουν ως καταστολείς του PTGS, έγιναν προπαρασκευαστικές διαδικασίες για να διερευνηθεί η συμμετοχή του καταστολέα στην ενεργοποιούμενη από PSTVd γονιδιακή σίγηση.
(EL)
Post-transcriptional gene silencing (PTGS) - also known in animals as RNAi - is a fundamental regulatory mechanism operating in diverse types of organisms, however the cellular components of the gene silencing machinery and the regulation of the process are not understood. PTGS has diverse roles in different organisms, from resistance against viruses in plants to developmental regulation in Drosophila and C elegans. In all cases, PTGS is manifestated by specific targeted degradation of mRNA and production of 21-23 nt long double-stranded and single-stranded RNAs. There is also evidence of systemic acquired PTGS in different organisms. This systemic acquired PTGS is possibly triggered by a PTGS product, which can be transported intracellularly or extracellularly. In the present work, the ability of Potato Spindle Tuber Viroid (PSTVd) - a non-coding pathogenic RNA molecule - to trigger PTGS after infection of tomato plants was investigated. Indeed, northern analysis of PSTVd-infected tomato plants showed that 21-23 nt long RNAs are present, indicating that the replicating viroid is subjected to a mechanism which resembles PTGS. Biochemical characterization of the 5' and 3' end groups of these small RNA molecules was initiated in order to speculate on possible known enzymes that are involved in the PTGS mechanism and to indicate a tagged systemic silencing signal among the small RNA species. Given the fact that plant viruses have developed a mechanism that suppresses PTGS, preliminary cloning of the cDNA of a known viral suppressor of PTGS into a binary plant expression vector was carried out in an effort to illuminate a possible role of this suppressor in the PSTVd-triggered-post transcriptional gene silencing.
(EN)
