RNA-interferens og kosuppresjon
I 1990 forsøkte Napoli og medarbeidere å lage petuniablomster med dyp purpur farge via genmodifisering og innsettting av et ekstra gen (CHS) for enzymet chalcon syntase som deltar i syntesen av anthocyanin-pigmentene i blomsten.
Petunia finnes i en rekke fargekombinasjoner (også noen andre arter på bildet), og i arbeidet med å lage transgene planter for å frembringe andre fargekombinasjoner oppdaget man fenomet kosuppresjon eller RNA-interferens.
Overraskelsen var stor da blomstene ble hvite i de genmodifiserte transformerte plantene. Introduksjon og innsetting av en ekstra kopi av et gen gir undertrykkelse (suppresjon) av det tilsvarende native genet i planten, og skrur det av. Fenomenet ble kalt kosuppresjon. Dette prinsippet ble også brukt til å lage genmodifiserte tomater som fikk redusert nedbrytning av pektin katalysert av enzymet polygalakturonsase, ved å sette inn en ekstra kopi av genet for polygalakturonase tatt fra en annen tomatsort. Målet var å lage hermetiserte tomater som var mindre rennende ved å blokkere nedbrytning av pektin. Pektin holder på vann.
Et lignende fenomen ble oppdaget av virologer. De fleste plantevirus er enkelttrådet RNA-virus (ssRNA). Det viser seg at planter som uttrykker viruslignende protein er mer resistent mot virus, men også planter som uttrykker korte virale RNA-sekvenser blir også resistente. De korte RNA-sekvensene som tilsvarer sekvenser i det innkommende viruset går til angrep på virus-RNA. Sammehengen mellom virusresistens, kosuppresjon og RNA interferens via korte interfererende RNA (siRNA - "short interferring RNA") ble forklart ved oppdagelsen av enzymet RNA-avhengig RNA polymerase (RDRP - "RNA-dependent RNA polymerase"). RDRP lager RNA-dupleks ved lage antisens RNA med sens RNA som templat (oppskrift). Ved innsettingen av genet CHS i petunia blir det laget ekstra mRNA for chalcon syntase, noe som gir aktivering av RDRP og produksjon av dobbelttrådet RNA som blir kappet opp RNA i duplekser vha. DICER-lignende proteiner i cellekjernen. I cytoplasma blir enkelttrådet RNA fra viruset (ssRNA) omdannet til dobbelttrådet RNA via RDRP som igjen blir substrat for DICER-lignende proteiner og kappet opp i dobbelttrådet RNA med 21-23 nukleotiders lengde. Etter at miRNA eller siRNA blir omdannet til RNA-duplekser katalysert av DICER, så vil RNA-dupleksene binde seg til et stort ribonukleosekompleks kalt RNA-indusert stillhetskompleks (RISC). RISC benytter antisens-tråden som mal til å binde mRNA eller en del av en virussekvensen på lignende måte som antikodonet til tRNA binder seg til mRNA. Mikro-RNA (miRNA) er delvis eller helt komplentær til mRNA sekvensen eller virussekvensen og RISC kløyver deretter RNA midt i bindingssetet og derved befinner mRNA eller virus-RNA seg i to uvirksomme halvdeler. Dobbelttrådet RNA deltar i undertrykkelse (suppresjon) av gener i både dyr, planter og sopp.
Napoli, C., Lemieux, C. & Jorgensen, R.: Introduction of a chalcone synthase gene into Petunia results in reversible co-supression of homologous genes in trans. Plant Cell 2 (1990)279-289.
Deler av teksten er hentet fra Cellebiologi