Роль малых РНК в межклеточной коммуникации растений

Многоклеточные организмы нуждаются в коммуникации между клетками для формирования правильных пространственных паттернов и типов тканей. У животных механизмы такой коммуникации хорошо изучены, однако у растений, которые эволюционировали независимо, они иные.

Профессор Марья Тиммерманс из Центра молекулярной биологии растений Тюбингенского университета совместно с коллегами из Cold Spring Harbor Laboratories (Нью-Йорк) обнаружила, что ключевую роль в коммуникации и паттернировании у растений играют малые РНК. Ранее эти молекулы были известны в основном как часть защитных механизмов против патогенов и вредителей. Новое исследование, опубликованное в Developmental Cell, показывает, что они также обеспечивают правильную пространственную и временную идентичность клеток в листе.

Малые РНК как мобильные сигналы

В отличие от животных, где часто используются градиенты концентрации мобильных сигнальных молекул, растения применяют для этой цели малые РНК. Это короткие цепочки, комплементарные определённым регуляторным участкам ДНК или РНК. Связываясь с ними, малые РНК блокируют считывание конкретных генов, позволяя тонко регулировать производство белков и, следовательно, процессы развития.

Эксперимент на Arabidopsis

Используя модельное растение Arabidopsis thaliana (резуховидку), исследователи искусственно изменяли концентрацию малых РНК и наблюдали за реакцией клеток развивающегося листа.

Ключевые выводы:

• Малые РНК способны формировать стабильные паттерны.
• Как и у животных, они образуют градиент концентрации.
• Их действие высокоспецифично — они могут напрямую вмешиваться в активность генов в зависимости от своего местоположения, без обратной связи от других компонентов процесса.

«Мобильные малые РНК представляют собой высокоэффективный механизм передачи позиционной информации. Они могут создавать точные паттерны развития», — резюмирует Марья Тиммерманс.

Это открытие расширяет понимание фундаментальных принципов паттернообразования, богатая история изучения которых в Тюбингене включает работы Ханса Майнхардта, Альфреда Гирера и нобелевскую премию Кристианы Нюсляйн-Фольхард.