Cveće se oslanja na novo identifikovani protein da bi se pravilno razvijao sa svim svojim organima, prema istraživačkom timu koji je došao do otkrića. Tim, predvođen biolozima Penn Stejta, identifikovao je protein u modelu biljne vrste Arabidopsis i rekao da je njegov mehanizam verovatno zajednički među biljnim vrstama.
Otkrili su da protein pomaže da se RNK – molekuli koji prenose informacije uskladištene u DNK za proizvodnju proteina – u cveću pravilno obrađuju. To radi tako što sprečava da se čak i najmanje komponente RNK koda slučajno izgube pre nego što se mogu koristiti za pravljenje odgovarajućih proteina. Neki od ovih proteina su, pak, potrebni za normalno formiranje svih cvetnih organa, uključujući latice i prašnike.
Istraživači su pokazali da je protein, potreban za pravilan razvoj cvetova, uključen u obradu RNK za hiljade gena i verovatno pomaže biljci da reaguje na okruženje.
Rad koji opisuje istraživanje pojavio se u časopisu Prirodne biljke.
„Protein koji smo identifikovali u Arabidopsisu, nazvan GRP20, pomaže da se osigura da hiljade gena budu pravilno spojene i da se čak i najmanji egzoni ne propuste u ovom procesu spajanja za ključne floralne regulatorne RNK“, rekao je Hong Ma, nosilac Huck Chair in Plant. Reproduktivni razvoj i evolucija i profesor biologije na Eberli College of Science u Penn State, koji je vodio istraživački tim.
RNK može imati sopstvenu funkciju ili nositi genetski kod koji se koristi za generisanje proteina. Međutim, za većinu gena, ne koristi se sva sekvenca sadržana u RNK za kodiranje proteina. Ovi molekuli RNK se prvo moraju obraditi, korak koji se zove spajanje, isecanje nekodirajućih bitova i ponovno spajanje kodirajućih delova, koji se nazivaju egzoni.
Spajanje se vrši pomoću spliceosoma — molekularne mašinerije koja sadrži više proteina i RNK molekula — i dalje je regulisano drugim proteinima faktora spajanja. Prosečna dužina egzona u biljkama je 180 nukleotida — A, T, C, G jedinica koje čine DNK.
Ovi egzoni obično sadrže specifične sekvence nukleotida koje prepoznaje mašina za spajanje, ali mikro egzoni koji sadrže 50 ili manje nukleotida često nemaju ove sekvence.
„Relativno malo se zna o mehanizmima koji kontrolišu proces spajanja za specifične skupove RNK izvan opšteg procesa od strane spliceosoma, posebno za one sa mikro egzonima“, rekao je Ma. „Kratkim egzonima, zbog njihove dužine, mogu nedostajati određene sekvence koje vode pravilno prepoznavanje egzona od strane mašinerije za spajanje.“
Pored spliceosoma i poznatih faktora spajanja, istraživači su predvideli da postoje dodatni specijalizovani proteini kako bi se osiguralo da kratki egzoni ne budu propušteni u procesu spajanja.
„GRP20 se vezuje za RNK i stupa u interakciju sa spliceosomom“, rekao je Ma. „Eksperimentalno smo poremetili gen koji kodira ovaj protein u biljci i otkrili da je preko 2.000 gena bilo nepravilno spojeno tokom razvoja biljke. Posebno smo videli da nedostaju mikro egzoni u genima za koje se zna da su važni za formiranje cvetnih organa i odgovor na promene u životnoj sredini.“ “
Istraživači su identifikovali koji deo proteina GRP20 se vezuje za molekule RNK i koji deo je u interakciji sa spliceosomom. Zatim su kreirali verzije GRP20 proteina kojima je nedostajao ili kapacitet vezivanja RNK ili sposobnost interakcije sa spliceosomom.
„U oba slučaja, biljke nisu uspele da se pravilno razviju zbog nedostajućih mikro egzona u RNK koji kodiraju proteine važne za razvoj cveta“, rekao je Ma. „Ovo sugeriše da su i vezivanje RNK i interakcija sa spliceosomom potrebni za pravilnu funkciju proteina u obezbeđivanju pravilnog uključivanja mikro egzona u RNK za normalno formiranje cvetova.“
Istraživači su dalje pokazali da bi mogli da spasu razvoj cveća uvođenjem proteina koji sadrže sve delove kodirane mikro egzonima, ili uvođenjem verzije gena GRP20 iz druge biljne vrste koja je bliski srodnik kupusa i repice.
„Otkriće da je GRP20 ključni regulator za spajanje RNK omogućiće nam da dalje istražimo njegovu funkciju u regulaciji drugih molekularnih, razvojnih i fizioloških procesa biljaka“, rekao je Ma. „Pored toga, pošto su protein GRP20 i mnogi geni kojima on pomaže da se pravilno spoje sačuvani među biljnim vrstama, sumnjamo da je njegova uloga takođe očuvana i planiramo da istražimo njegovu funkciju, a možda i funkciju drugih sličnih proteina, u drugim vrstama.“
