Kosuppresjon

Kosuppresjon - "Gene silencing". I transgene planter hvor man setter inn et gen for f.eks. genet for enzymet polygalakturonase som bryter ned pektin satt inn i tomatplanten skulle man forvente økt produksjon av genprodukter fra det innsatte genet, det vil si økt nedbrytning av pektin. Imidlertid skjer det motsatte (kosuppresjon) ved at proteinmengden fra det innsatte genet minker. Det skjer transkripsjon av det innsatte genet, men mRNA degraderes før det translateres til protein. Kan være resultat av en mekanisme for immunitet organismen har til å bekjempe virusinfeksjon.

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.

Petuniablomster

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

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:31 - Sist endret 24. jan. 2019 12:40